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1 MANUAL DE PRÁCTICAS DE QUÍMICA ORGÁNICA QUÍMICO BACTERIÓLOGO PARASITÓLOGO EDICIÓN 2016

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Quimica

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Page 1: Manual de Química Orgánica

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MANUAL DE PRÁCTICAS

DE

QUÍMICA ORGÁNICA

QUÍMICO BACTERIÓLOGO PARASITÓLOGO

EDICIÓN 2016

Page 2: Manual de Química Orgánica

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TEMARIO SEGÚN PLAN DE ESTUDIOS DE LA ASIGNATURA DE QUÍMICA ORGÁNICA PARA LA CARRERA DE QUÍMICO BACTERIÓLOGO PARASITÓLOGO.

Fundamentación: Requiere, conocimientos de química general y se correlaciona con fisicoquímica y química bioorgánica, brindando a su vez sustento para asignaturas como bioquímica general, fisiología humana, microbiología general, genética microbiana y biología molecular, entre otras.

Objetivos Generales: Enseñar los conceptos básicos de Química Orgánica, aplicar dichos conceptos en el estudio de diferentes tipos de reacción. Aprender y adquirir habilidad para la solución de problemas en química orgánica. Relacionar los conocimientos adquiridos con otras áreas afines. Desarrollar hábitos de estudio. I.- INTRODUCCIÓN (18 HRS. Teoría)

Objetivo Particular: Resaltar la importancia de la Química Orgánica en todos los aspectos de la vida cotidiana, sus relación con otras áreas de la carrera y a la práctica profesional, estudiar el carácter especial del carbono, aprender la estructura de diferentes grupos funcionales, aplicar las reglas IUPAC y trivial en la nomenclatura.

1. Desarrollo histórico e importancia

de la Química Orgánica 1.1. La Función social del profesional

de la química 1.2. Estructura Atómica características

del átomo de carbono en la formación de compuestos orgánicos.

1.3. Grupos Funcionales. Alcanos,

Alquenos, Alquinos, Álenos, Árenos, Alcoholes, Fenoles, Éteres, Anhídridos, Óxidos, Furanos, Píranos, Amidas, Anilinas, Amidas, Imidas, Iminas, Nitrilos, Enaminas, Isonitrilos, Aminas heterocíclicas, Halogenuros de alquilo, Mercaptanos , Sulfuros, Disulfuros, Sulfóxidos, Sulfonas, Ácidos Sulfónicos, Peróxidos, Ozónidos, Polisulfuros, Oximas , Hidrazinas, Azidas, Azo compuestos, Diazo compuestos, Isocianatos, Cianatos, Tiocianatos, Ureas, Imidatos, Semicarbazidas, O y N carbamatos, Nitrocompuestos, C y N nitroso compuestos.

1.4. Nomenclatura Sistemática y Trivial

II.- PROPIEDADES DEL ENLACE QUÍMICO (22 HRS. Teoría)

(Objetivo Particular reafirmar y aplicar los conceptos del curso de Química General, relacionados al tema de enlace.) 2. Enlace Químico 2.1. Teoría de enlace por electrones de

valencia (TEEV) 2.2. Teoría de enlace por orbital

molecular 2.2.1. Hibridación de Orbitales 2.2.2. Diagramas de energía y formación

de Orbitales Moleculares. 2.2.3. Teoría de enlace por Orbitales

Frontera 2.3. Propiedades de los Orbitales

Moleculares. 2.3.1. Carga Formal. 2.3.2. Enlace Iónico, Enlace covalente,

Longitud de enlace, Ángulo de enlace, Momento Dipolar, Polarizabilidad, Entalpía de disociación, Potencial de ionización, Electroafinidad, Electronegatividad, Resonancia e Hiperconjugación

2.3.4 Fuerzas Moleculares, Fuerzas electrostáticas, ión-dipolo, dipolo- dipolo, Dipolo inducido-Dipolo.

2.3.5 Puente de hidrógeno 2.3.6 Complejos de transferencia de

carga 2.3.7 Propiedades Físicas dependientes

de las interacciones moleculares. Solubilidad, punto de fusión.

2.3.8 Métodos de aislamiento y purificación de compuestos orgánicos.

III.- PROPIEDADES MOLECULARES (26 HRS. Teoría) Objetivo Particular: Aprender y comprender la caracterización de las propiedades moleculares del los compuestos orgánicos, estudiar los

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fundamentos del análisis espectroscópico, 4. 5 Reactividad y Selectividad, propiedades conformacionales, Control Cinético y Control

configuracionales y sus efectos relacionados.

3. Propiedades Moleculares. 3.1 Constitución Molecular, Fórmula

mínima, Análisis Elemental,

Termodinámico de la reacción 4.6 Mecanismo de Reacción, Tipos de

ruptura de enlace, intermediarios de reacción

4.7 Evidencias Cinéticas, efecto

Determinación de la masa molecular isotópico 3.2 Conectividad Molecular, 4.8 Evidencias no cinéticas,

Isomerismo Estructural, Fórmula Reacciones cruzadas, Atrapamiento

Molecular, Fórmulas Desarrolladas, de intermediarios, Estereoquímica 3.3 Configuración Molecular, de la reacción

Elementos de Simetría, Elementos 4.9 Tipos de Mecanismos de

de Quiralidad, Centro Asimétrico, reacción,

Estereoisómeros, Diastereómeros y 4.10 Mecanismos de Eliminación,

Enantiómeros, Descriptores Estereoquímicos, Fórmulas de Proyección

4.11

Eliminación unimolecular (E1) y bimolecular ( E2 ) Mecanismos de Sustitución,

3.4 Conformación Molecular, Sustitución Nucleofílica

Determinación de la Conformación Unimolecular (SN1), Sustitución

Molecular, Análisis Conformacional del Etano, Análisis Conformacional del Butano, Análisis conformacional del Ciclohexano, Análisis Conformacional de Ciclohexanos monosustituidos, Confórmeros axiales y ecuatoriales.

IV.- REACCIONES QUIMICAS (24 HRS. Teoría)

Objetivo Particular: Analizar y entender los diferentes tipos de ruptura de enlace, introducción a los mecanismos de reacción y sus métodos de estudio mediante el análisis de los principales tipos de reacción de los compuestos orgánicos.)

4. Propiedades de las Reacciones

Químicas 4.1 Termodinámica de las reacciones,

Entalpía de reacción, La función de Gibbs y la constante de equilibrio, reacciones reversible e irreversibles.

4.2 Comportamiento ácido-base,

ácidos y bases conjugados, fuerza relativa de acidez (pKa), efectos inductivos y resonantes sobre la acidez de los enlaces C-H y O-H

4.3 Nucleófilos y Electrófilos,

Nucleófilos y Electrófilos Duros y Blandos, Principios de reactividad entre Nucleófilos y Electrófilos.

4.4 Cinética de reacción, Velocidad de reacción, Orden de reacción, Molecularidad de reacción, Energía

de Activación, Teoría del complejo activado.

Page 4: Manual de Química Orgánica

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Nucleofílica Bimolecular (SN2) y Sustitución Electrofílica Aromática (SNAr).

4.12 Mecanismos de Transposición 4.13 Mecanismos de Oxido-reducción

V.- REACCIONES DE ELIMINACION (5 HRS. Teoría) (Objetivo Particular: Analizar los diferentes mecanismos de eliminación con sus variables, estudiar las implicaciones estereoquímicas y factores que orientan la eliminación) 5.1 Vía iónica, Deshidratación de

alcoholes, Deshidrohalogenación. 5.2 Concertadas, Deshalogenación,

Eliminación de Hofmann, Pirólisis de esteres. Eliminación de Cope.

5.3 Aplicaciones sintéticas. VI.- REACCIONES DE SUSTITUCION (19 HRS. Teoría) Objetivo Particular; Estudio de los diferentes tipos de sustitución y las implicaciones estereoquímicas y factores que orientan la reacción. 6. Sustitución vía radicales libres,

halogenación de alcanos 6.1. Sustitución nucleofílica,

unimolecular (SN1), sustitución

nucleofílica bimolecular (SN2),

Sustitución nucleofílica intramolecular, Sustitución nucleofílica con transposición, Formación de halogenuros de

Page 5: Manual de Química Orgánica

5

(6 HRS. Teoría) 8.1 Transposición de Wagner-

Meerwein Objetivo Particular: Aplicar el concepto de 8.2 Transposición Pinacólica

óxido-reducción en el cálculo del número 8.3 Transposición de Hofmann.

de oxidación y su aplicación en el 8.4 Transposiciones de Curtius,

balanceo de reacciones orgánicas. Schmidth, Losen.

8.5 Transposición de Beckmann 7. Reacciones De óxido-reducción 8.6 Aplicaciones sintéticas.

alquilo, alcoholes, esteres, éteres, aminas, ácidos carboxílicos, alcanos.

6.2. Sustitución Electrofílica Aromática ( SEAr), en mono y policiclos

6.3. Nitración, Halogenación, Sulfonación, Alquilacion y Acilación.

6.4. Efectos de orientación y reactividad. 6.5. Sustitución Nucleofílica

Aromática (SNAr), concertada (clásica), vía sales de diazonio, vía bencino, aplicaciones sintéticas.

VII.- REACCIONES DE OXIDO-REDUCCION.

7.1 Número de oxidación 7.2 Balanceo de ecuaciones 7.3 Reacciones de oxidación de

diferentes tipos de compuestos orgánicos.

VIII.- REACCIONES DE TRANSPOSICION (4 HRS. Teoría)

Objetivo Particular: Analizar algunas reacciones de transposición que implican migraciones sigmatrópicas 1,2 así como sus implicaciones estereoquímicas. 8. Reacciones de Transposición.

Page 6: Manual de Química Orgánica

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REGLAMENTO INTERNO PARA LOS LABORATORIOS DEL DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA

I. GENERALIDADES. 1. Las disposiciones de este reglamento regirán todas las actividades de los

laboratorios del Departamento de Química Orgánica y serán obligatorias para los alumnos que cursen cualquier asignatura del departamento.

2. Los alumnos que deseen cursar el laboratorio, deberán reunir los requisitos que marca la E.N.C.B. así como los estipulados en el presente reglamento:

a) No será permitida la estancia a los alumnos que no porten bata y lentes de seguridad (los lentes serán proporcionados al inicio de cada práctica y su uso y cuidado serán responsabilidad de los alumnos; los lentes serán devueltos al termino de cada práctica )

b) Los alumnos que no mantengan el comportamiento adecuado en el laboratorio no podrán permanecer en él.

c) Para abandonar temporalmente el laboratorio durante el desarrollo de la práctica, se deberá solicitar el permiso correspondiente al profesor.

d) Al concluir la práctica, los alumnos deberán dejar completamente limpio su lugar

de trabajo y las áreas comunes como las campanas de extracción. 3. No se aceptarán alumnos condicionales.

4. Los alumnos a los que se les hayan autorizado baja en el curso, deberán presentar la constancia correspondiente; de no hacerlo, el curso se considerará reprobado.

II. ORGANIZACIÓN.

1. La hora de entrada será la indicada en el horario de cada grupo, dándose una tolerancia máxima de 15 minutos, después de los cuales se pasará lista y no se permitirá la entrada al laboratorio. No habrá retardos.

2. El trabajo de laboratorio se realizará en el sitio indicado por el profesor.

2. Se formarán equipos de trabajo en el laboratorio, los cuales serán de dos o tres

alumnos según las características del grupo, siendo permanentes durante todo el curso.

4. El total de equipos formados por grupo, serán divididos en dos o tres secciones.

5. La sesión de laboratorio iniciará con un seminario, en donde se tomarán los puntos

teóricos necesarios, así como, las indicaciones de seguridad y de trabajo para la buena realización de la práctica; posteriormente se desarrollará la parte experimental de la misma.

Page 7: Manual de Química Orgánica

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6. Cada equipo contará con la cantidad necesaria de reactivos para la realización de la práctica. No habrá reposición de los mismos, en caso de pérdida o accidente.

7. Cada equipo hará un vale al almacén, por el material que se requiera en la práctica,

debiendo hacer una revisión exhaustiva del mismo en el momento de recibirlo y reportando cualquier anomalía al almacenista antes de entregar el vale.

8. En caso de ruptura o pérdida del material, se dará un plazo máximo de 15 días

para reponerlo; de no hacerlo oportunamente, no se permitirá la realización de prácticas, las cuales serán calificadas con CERO. Si al final del semestre hay adeudo de material, la calificación del curso será reprobatoria.

9. Todo asunto relacionado con el material, se deberá tratar directamente con el

almacenista. 10. Cada equipo deberá traer el siguiente material: cerillos, detergente, escobillones,

franela, jerga, vaselina sólida, papel absorbente, aceite, perilla de seguridad o jeringa y espátula.

11. Al final de la práctica se entregará el material limpio; de no ser así, no será recibido

por el almacenista.

12. El material roto o restos de material quedará en poder del almacenista y será destruido en presencia del alumno en el momento en que éste lo reponga en el almacén.

III. EVALUACIÓN.

1. Para acreditar el curso teórico, el alumno deberá aprobar el curso práctico, para lo cual requerirá:

a) Un mínimo de 80% de asistencias. b) Calificación final mínima de seis. c) No adeudar material

2. La evaluación del curso práctico se hará en la forma siguiente: a) Se realizarán cuatro exámenes parciales. No habrá examen final ni reposición.

b) La calificación promedio de los seminarios, contará como un 5º examen parcial y el promedio de calificaciones del trabajo de laboratorio, como un 6º examen parcial.

La calificación final del curso de laboratorio, será el promedio de estas 6 evaluaciones:

PR PE PS PTL CF

4

PR. Promedio de reportes de prácticas PE. Promedio exámenes parciales PS. Promedio de calificaciones de seminarios PTL. Promedio de calificaciones del trabajo de laboratorio

Page 8: Manual de Química Orgánica

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INTRODUCCIÓN AL LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA

TRABAJO EN EL LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA

OBJETIVO.

Conocer las normas y la metodología requeridas para el desempeño de las

actividades que se realizan en el laboratorio.

Desarrollar un criterio que le permita usar y comprender las operaciones y

procesos comunes de la Química Orgánica, así mismo, conocer las limitaciones

y riesgos que conlleva dicho trabajo.

Conocer el material de laboratorio, el equipo de vidrio, el manejo de los reactivos

y el montaje de aparatos a utilizar durante la realización de las prácticas.

Aprender a buscar información y a registrar las observaciones de manera

metódica, precisa, completa y reproducible. INTRODUCCIÓN.

La Química Orgánica es una materia experimental, por lo que se requiere de disciplina y

metodología para la obtención de resultados confiables, así como de la aplicación de

las normas de seguridad apropiadas para evitar accidentes. La realización de este trabajo

implica el diseño experimental, la interpretación de resultados y el registro de éstos.

NORMAS DE TRABAJO.

Procedimientos de operación en el Laboratorio de Química Orgánica.

El laboratorio de Química Orgánica es una área de alto riesgo, por lo cual

cualquier estudiante que sea sorprendido comportándose de manera inapropiada

y no observe las normas indicadas será dado de baja de la materia.

Actitud y Preparación.

El trabajo de laboratorio demanda del estudiante una actitud crítica, inquisitiva y una

cooperación ilimitada. Para lograr lo anterior es necesaria una participación activa en la

observación de las normas de trabajo que se han establecido para evitar accidentes y así

lograr un alto rendimiento en el trabajo de experimental.

Antes de realizar cualquier experimento, se deberán revisar los antecedentes teóricos

de la reacción a efectuar, el mecanismo de reacción, los fundamentos fisicoquímicos así

como los problemas de seguridad involucrados en el manejo de los reactivos.

La lectura previa y la comprensión de las indicaciones del experimento, permitirán que

el curso y el desarrollo de la práctica sean claros en todos sus detalles. Al ingresar al

laboratorio se deberá estar preparado físicamente; no hacer el trabajo de laboratorio

con el estómago vacío o sin dormir. Se deberá llegar puntualmente ya que sólo se

Page 9: Manual de Química Orgánica

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permiten 15 minutos de tolerancia y se deberá estar preparado mentalmente para

estudiar el experimento y planear las actividades.

Seguridad y Normas de Trabajo para el Laboratorio de Química Orgánica.

Los reactivos usados en el laboratorio se convierten en un peligro cuando no se

manejan con cuidado, pero son inocuos cuando se manipulan precavidamente.

Se deberá usar bata para el trabajo de laboratorio la cual deberá estar siempre

protegiendo todo el cuerpo y deberá mantenerse limpia.

Se deberá usar ropa cómoda, incluyendo zapatos que sean confortables y que

permitan desplazarse rápidamente en caso de emergencia. El cabello deberá estar

recogido de manera que no obstruya la visión o que cuelgue sobre los matraces

de reacción. No se permite usar calzado o ropa que dejen al descubierto el pie y las

piernas.

El uso de lentes de seguridad es obligatorio siempre que se permanezca en el

laboratorio, independientemente de manejar los reactivos o no. Los lentes protegen de

proyecciones e impactos en caso de accidente y es necesario mantenerlos limpios y

desempañados. En caso de usar lentes de contacto se deberá usar lentes de seguridad

sellados con protecciones laterales.

No está permitido introducir alimentos ni comer, beber o fumar dentro del

laboratorio

Los compuestos orgánicos pueden absorberse por la piel, por lo que se deben evitar

derramamientos sobre ésta y se evitará el contacto de los reactivos directamente con

las manos. No se deben succionar los líquidos con la boca, se deberá emplear una perilla

de seguridad de acuerdo al procedimiento indicado en la figura 1.

Page 10: Manual de Química Orgánica

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FIGURA 1. Empleo de bulbos de seguridad para pipetas volumétricas

Para protegerse de la absorción de productos químicos por la piel se deberán usar

guantes desechables de látex ó de polipropileno, manteniéndolos siempre limpios.

En caso de requerir oler algún reactivo, se debe atraer un poco de sus vapores

pasando rápidamente la mano por la boca del frasco de acuerdo a la Figura 2. Para evitar

la inhalación de vapores se deberá calentar o evaporar la mezcla de reacción dentro de

la campana de extracción. No se debe oler el reactivo directamente del frasco.

FIGURA 2. Acercamientos de vapores de sustancias para percibir su aroma

Page 11: Manual de Química Orgánica

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El Ambiente de trabajo.

Mantener la mesa de trabajo ordenada y limpia, sin productos o con agua derramados

sobre ésta. En caso de derrames se deberá limpiar rápidamente el lugar utilizando

papel absorbente, si el material es volátil se deberá colocar en la campana de

extracción.

Si se derrama un ácido concentrado sobre la mesa se deberá utilizar una solución de

bicarbonato de sodio para neutralizarlo, si es una base la que se ha derramado se

deberá utilizar ácido acético diluido.

Se deberán mantener limpias y ordenadas las áreas comunes, las áreas de

pesado de reactivos y las balanzas.

No contaminar los reactivos con espátulas o pipetas que tengan restos de otros reactivos.

Material de vidrio.

No usar material de vidrio roto o en mal estado, revisar el material antes de utilizarlo.

Utilizar material de vidrio limpio y seco. No utilizar el termómetro como agitador.

Identificar cada uno de los materiales de vidrio por su nombre (Figura 3).

Muchos compuestos son inflamables y pueden producir fuego a altas temperaturas por

lo cual el trabajo con mecheros u otra flama abierta se realizara dentro del periodo de

laboratorio y bajo la supervisión del profesor. NO SE DEBE DEJAR EL MECHERO

ENCENDIDO SIN USO ALGUNO, EL MECHERO SE PRENDE CUANDO SE INICIA

EL CALENTAMIENTO Y SE APAGA CUANDO ÉSTE TERMINA, NO SE DEBE

DEJAR EL MECHERO ENCENDIDO SIN VIGILANCIA.

NO SE PERMITE NINGÚN EXPERIMENTO NO AUTORIZADO POR EL MAESTRO.

Page 12: Manual de Química Orgánica

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FIGURA 3. Material de uso común en el laboratorio

En caso de encender una flama buscar el lugar más retirado del material combustible.

Al usar el mechero Bunsen revisar que no haya fugas y que ninguna de las

pertenencias pueda ser alcanzada por el fuego (corbata, cabello o ropa).

Nunca evaporar materiales inflamables calentando con la flama del mechero.

Está estrictamente prohibido calentar un sistema cerrado, ya que éste puede ser

causa de una proyección que puede convertirse en explosión.

Page 13: Manual de Química Orgánica

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En caso de producirse fuego, tener identificadas las ubicaciones de los extinguidores,

los botes de arena, y el material de auxilio, así como la salida más próxima.

Al calentar con baño de aceite, revisar que el recipiente donde se encuentra el aceite esté

totalmente seco ya que la presencia de agua provoca proyecciones de aceite caliente.

El fuego de un tubo de ensaye o matraz puede sofocarse con un vidrio de reloj, con el

extintor o con arena.

En caso de fuego en la ropa en una persona, cubrirlo con una manta y evitar correr.

LOS DESECHOS SE COLOCARÁN EN LOS LUGARES DESTINADOS A ESTE FIN.

COLOCAR EL PAPEL Y LA BASURA EN LOS RECIPIENTES APROPIADOS, NO

TIRAR NINGÚN REACTIVO O DESECHO QUÍMICO EN LAS TARJAS.

En casos de tener alguna condición física que pueda afectar tu rendimiento o tu salud,

como alergias, embarazo, epilepsia, etc. informar al profesor; dicha información será

totalmente confidencial. En caso de accidente informar inmediatamente al profesor.

Desarrollo de la Práctica.

El trabajo de laboratorio no empieza en el momento que se entra al laboratorio, por el contrario, previamente se ha de realizar una investigación bibliográfica que cubra los siguientes aspectos:

Datos físicos de cada uno de los reactivos que se usen, punto de fusión, punto

de ebullición, solubilidad, etc.

Datos toxicológicos, precauciones relacionadas con el manejo de cada uno de

los reactivos.

Datos complementarios. Fundamentos fisicoquímicos, reacciones y mecanismos

de reacción involucrados en el desarrollo de la práctica, ecuación química

balanceada, e identificación del reactivo limitante. Productos y subproductos

esperados y precauciones que hay que considerar para el desarrollo exitoso de

la práctica. Seminario.

El propósito del seminario es aclarar cualquier aspecto de la práctica que no esté

comprendido, por lo que se requiere de la participación de todos los estudiantes.

Page 14: Manual de Química Orgánica

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Informe de resultados.

El profesor indicará las características que deberá contener cada informe.

1. En conjunto los alumnos con ayuda de los profesores, definirán cada uno de los

siguientes términos:

Reactivos.

Productos.

Qué indica el subíndice en una reacción química.

Qué indica el coeficiente en una reacción química.

Peso molecular.

Peso atómico.

Reactivo en exceso.

Reactivo limitante.

2. Cálculos estequiométricos: El profesor explicará cómo se calcula la eficiencia, el

rendimiento teórico y práctico de reacción para diferentes tipos de reacciones,

así como la eficiencia.

Page 15: Manual de Química Orgánica

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Etiquetado de seguridad de productos químicos. La etiqueta es, en general, la primera información que recibe el usuario y es la que permite identificar el producto en el momento de su utilización. Todo recipiente que contenga un producto químico deberá llevar una etiqueta visible en su envase que, contenga:

Nombre de la sustancia o del preparado.

Fecha de preparación u obtención.

Nombre de la persona o equipo que lo preparó, grupo y sección.

Símbolos e indicaciones de peligro para destacar los riesgos principales. Para manejar con seguridad las sustancias químicas se han ideado diversos códigos y pictogramas dependiendo de la casa fabricante. A continuación se muestra uno de los más usados.

FIGURA 4. Diamante de materiales peligrosos" establecido por la Asociación Nacional

de Protección contra el Fuego

Page 16: Manual de Química Orgánica

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Algunos de los pictogramas de peligro más utilizados se muestran a continuación en la siguiente Tabla

TABLA 1. Pictogramas de peligrosidad.

E Explosivo

Clasificación: Sustancias y preparaciones que reaccionan exotérmicamente también sin oxígeno y que detonan según condiciones de ensayo fijadas, pueden explotar al calentar bajo inclusión parcial. Ejemplo: dicromato de amonio, Nitroglicerina Precaución: Evitar el choque, Percusión, Fricción, formación de chispas, fuego y acción del calor.

F Fácilmente inflamable

Clasificación: Líquidos con un punto de inflamación inferior a

21ºC, pero que NO son altamente inflamables. Sustancias sólidas y preparaciones que por acción breve de una fuente de inflamación pueden inflamarse fácilmente y luego pueden continuar quemándose o permanecer incandescentes. Precaución: Mantener lejos de llamas abiertas, chispas y fuentes de calor.

A. Sustancias autoinflamables. Ejemplo: alquilos de aluminio, fósforo. Precaución. Evitar contacto con el aire

B. Gases fácilmente inflamables. Ejemplo: butano, propano. Precaución. Evitar la formación de mezclas inflamables gas- aire y aislar de fuentes de ignición.

C. Sustancias sensibles a la humedad. Productos químicos que desarrollan emanaciones de gas inflamable al contacto con el agua. Ejemplo: litio, borohidruro de sodio. Precauciones: evitar contacto con agua o con humedad.

F+ Extremadamente

inflamable

Clasificación: Líquidos con un punto de inflamación inferior a

0ºC y un punto de ebullición de máximo de 35ºC. Gases y mezclas de gases, que a presión normal y a temperatura usual son inflamables en el aire. Ejemplos: Hidrógeno, Etino, Éter etílico Precaución: Mantener lejos de llamas abiertas, chispas y

fuentes de calor.

C Corrosivo

Clasificación: Destrucción del tejido cutáneo en todo su espesor en el caso de piel sana, intacta. Ejemplo: bromo, ácido sulfúrico, Ácido clorhídrico, Ácido fluorhídrico Precaución: Mediante medidas protectoras especiales evitar el contacto con los ojos, piel e indumentaria. NO inhalar los vapores. En caso de accidente o malestar consultar inmediatamente al médico.

Page 17: Manual de Química Orgánica

T Tóxico

Clasificación: La inhalación y la ingestión o absorción cutánea en pequeña cantidad, pueden conducir a daños para la salud de magnitud considerable, eventualmente con consecuencias mortales. Ejemplo: trióxido de arsénico, cloruro de mercurio (II) Cloruro

de bario, Monóxido de carbono Metanol. Precaución: evitar cualquier contacto con el cuerpo humano. En caso de malestar consultar inmediatamente al médico. En caso de manipulación de estas sustancias deben establecerse procedimientos específicos.

T+ Muy Tóxico

Clasificación: La inhalación y la ingestión o absorción cutánea en MUY pequeña cantidad, pueden conducir a daños de considerable magnitud para la salud, posiblemente con consecuencias mortales. Ejemplo: Cianuro, Trióxido de arsénico, Nicotina, Mercurio

Plomo, Cadmio Precaución: Evitar cualquier contacto con el cuerpo humano, en caso de malestar consultar inmediatamente al médico.

O Comburente

Clasificación: (Peróxidos orgánicos). Sustancias y preparados que, en contacto con otras sustancias, en especial con sustancias inflamables, producen reacción fuertemente exotérmica. Peligro de inflamación: Pueden favorecer los incendios comenzados y dificultar su extinción. Ejemplo: permanganato de potasio, peróxido de sodio, Oxígeno, Nitrato de potasio, Peróxido de hidrógeno. Precaución: Evitar todo contacto con sustancias combustibles.

Xn Nocivo

Clasificación: La inhalación, la ingestión o la absorción cutánea pueden provocar daños para la salud agudos o crónicos. Peligros para la reproducción, peligro de sensibilización por inhalación. Ejemplo: tricloroetileno, Etanal, Diclorometano, Cloruro de potasio, Lejía Precaución: evitar el contacto con el cuerpo humano.

Xi Irritante

Clasificación: Sin ser corrosivas, pueden producir inflamaciones en caso de contacto breve, prolongado o repetido con la piel o en mucosas. Peligro de sensibilización en caso de contacto con la piel. Ejemplo: amoníaco, cloruro de bencilo, Cloruro de calcio,

Carbonato de sodio Precaución: Evitar el contacto con ojos y piel; no inhalar vapores.

N Peligro para el medio ambiente

Clasificación: En el caso de ser liberado en el medio acuático y no acuático puede producirse un daño del ecosistema por cambio del equilibrio natural, inmediatamente o con posterioridad. Ciertas sustancias o sus productos de transformación pueden alterar simultáneamente diversos compartimentos. Ejemplo: Benceno, Cianuro de potasio, Lindano Precaución: Según sea el potencial de peligro, no dejar que alcancen la canalización, en el suelo o el medio ambiente. Observar las prescripciones de eliminación de residuos especiales.

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Page 18: Manual de Química Orgánica

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PRÁCTICA 1

DESTILACIÓN SIMPLE Y DESTILACIÓN FRACCIONADA

OBJETIVOS.

1. Conocer y comprender la enorme importancia que poseen los métodos de

separación en química como herramientas indispensables para la separación,

purificación e identificación de compuestos orgánicos.

2. Conocer y aplicar las destilaciones simple y fraccionada en la separación y

purificación de líquidos.

3. Comparar la eficiencia de ambos tipos de destilación.

4. Conocer la influencia de la presión sobre el punto de ebullición de un líquido en

una destilación a presión reducida.

INTRODUCCIÓN.

Las destilaciones, simple y fraccionada son métodos de separación y purificación, que

pueden aplicarse con relativa facilidad en el aislamiento de líquidos provenientes de

una gran diversidad de mezclas líquido-líquido. El tipo de destilación a elegir dependerá

de las características individuales de cada mezcla a separar, dependiendo de si son

miscibles entre sí o no, de la separación de sus diferentes puntos de ebullición o de su

propensión a formar mezclas azeotrópicas.

FUNDAMENTO.

PUNTO DE EBULLICIÓN.

Las fuerzas entre las moléculas de un líquido en condiciones normales de presión y

temperatura, no son los suficientemente grandes para mantener a las moléculas

conformando un cristal definido, pero si para evitar que la sustancia se comporte como

un gas. El volumen de un líquido, es afectado por un cambio en la presión y se

modifica con los cambios de temperatura.

Page 19: Manual de Química Orgánica

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Cuando un líquido se pone en un recipiente cerrado, algunas de sus moléculas escapan

a la fase gaseosa y otras regresan al seno del líquido, eventualmente se alcanza un

equilibrio donde las moléculas entran y salen a igual velocidad. Las moléculas en fase

de vapor ejercen una presión, la cual se denomina presión de vapor del líquido (presión

de equilibrio del líquido). La presión de vapor depende de la temperatura y su valor es

constante para una temperatura dada.

Cuando la temperatura de un líquido se eleva a tal grado que la presión de vapor iguala

la presión atmosférica, el líquido empieza a hervir. Así, el punto de ebullición de una

sustancia se define como la temperatura a la cual su presión de vapor se iguala con la

presión atmosférica.

El punto de ebullición es más sensible a los cambios de presión que el punto de fusión.

Para algunos líquidos disminuye alrededor de 0.5 ºC por cada decremento de 10 mmHg

en la presión, de tal modo que esta constante solo sirve como un criterio en la

identificación de una sustancia, cuando se especifica la presión a la cual ha sido

determinado.

Los compuestos en una serie homóloga, es decir, que poseen los mismos grupos

funcionales en su estructura pero mayor número de átomos de carbono con la misma

hibridación, muestran una relación definida entre el punto de ebullición y el peso

molecular. Las moléculas más pesadas necesitan mayor energía cinética para poder salir

de la fase líquida y pasar a la fase gaseosa, además, el incremento en la cadena

hidrocarbonada implica mayor número de interacciones.

A) DESTILACIÓN SIMPLE.

Cuando una mezcla de líquidos sufre únicamente una evaporación y una condensación,

hablamos de una destilación simple. La aplicación de esta técnica es muy limitada, ya

que una purificación con un 95 % de rendimiento requiere que la diferencia entre los

puntos de ebullición de ambos compuestos sea por lo menos de un 80 %.

El aparato utilizado en el laboratorio para una destilación simple se muestra en la figura

1.

Page 20: Manual de Química Orgánica

19

FIGURA 1. Equipo de destilación simple B) DESTILACIÓN FRACCIONADA.

Si las presiones de vapor de dos o más componentes están próximas, es decir, si sus

puntos de ebullición son similares, la destilación simple resulta inadecuada para la

separación ya que su eficiencia es muy baja y debe utilizarse una columna de

fraccionamiento. Suponiendo que una mezcla de dos o más líquidos está en equilibrio

con el vapor que contiene ambos componentes, el vapor será más rico que el líquido en

su componente más volátil a una temperatura dada. Suponiendo que el vapor se

condensa por separado y que se alcanza un nuevo equilibrio vapor- líquido, ahora el

nuevo vapor será aún más rico en el componente más volátil. De esta forma se puede

conseguir una serie de evaporaciones y condensaciones sucesivas, es decir, equilibrios

que llevarán a obtener una muestra casi pura del componente más volátil, contaminada

Page 21: Manual de Química Orgánica

20

con una cantidad insignificante de la sustancia menos volátil. Dicha secuencia de

evaporaciones-condensaciones se puede llevar a cabo empleando columnas de

fraccionamiento de diferentes tipos.

La medida de la eficiencia de una columna de fraccionamiento se expresa en términos

de platos teóricos. Una columna en la que la mezcla producirá un destilado inicial con

una composición igual a la del vapor en equilibrio con la solución original, tendrá un

plato teórico. Un plato teórico corresponderá siempre a una longitud de columna en

centímetros.

La eficiencia en la separación de dos líquidos por destilación, depende de los siguientes

factores:

a) La diferencia en los calores de vaporización. Por ejemplo, la acetona tiene un

calor de vaporización Hº vap.= 7.35 kcal/mol y un punto de ebullición de 55 ºC,

por lo que fácilmente se separa del agua con punto de ebullición de 100 ºC y Hº

vap.= 9.72 kcal/mol, mediante una destilación simple, mientras que otro par de

líquidos con puntos de ebullición comparativamente diferentes, benceno p. eb. 80

ºC, Hº vap.= 7.35 Kcal/mol y tolueno p. eb. 110 ºC, Hº vap.= 7.07 k cal/ mol, se

separan con dificultad debido a su proximidad en calores de vaporización.

b) El número de platos teóricos de la columna de fraccionamiento, El número de

platos teóricos requeridos para la separación será mayor en la medida en que la

diferencia entre los puntos de ebullición sea menor.

c) Tiempo de destilación. Si la destilación se lleva a cabo muy rápidamente, el

sistema no podrá alcanzar el equilibrio por lo tanto la separación del componente

más volátil será deficiente, es necesario que se dé el tiempo suficiente para que la

fase líquida se pueda esparcir en la columna y se empaque completamente, de tal

forma que el intercambio con la fase gaseosa se facilite en un mayor grado y sea

lo más eficiente posible.

El aparato empleado para éste tipo de destilación se presenta en la figura 2.

Page 22: Manual de Química Orgánica

21

FIGURA 2. Equipo de destilación fraccionada

C) DESTILACIÓN A PRESIÓN REDUCIDA.

Un gran número de compuestos no pueden purificarse por destilación a presión normal,

entre otras razones porque se descomponen por debajo de sus puntos normales de

ebullición. Otros presentan puntos de ebullición tan altos, que su destilación no resulta

conveniente e incluso se torna difícil, con frecuencia tales sustancias se pueden destilar

en una forma más fácil si se lleva a cabo una destilación a presión reducida.

Un líquido comienza a hervir cuando la temperatura a la que su presión de vapor se iguala

a la presión exterior. En la tabla que se da a continuación puede observarse el efecto que

tiene la reducción de la presión exterior sobre los puntos de ebullición de algunas

sustancias.

Page 23: Manual de Química Orgánica

22

Presión

(mmHg)

Punto de ebullición (ºC)

Agua

Clorobenceno

Benzaldehído Salicilato

de Etilo

Glicerol

Antraceno

760

50

30

25

20

15

10

5

100

38

30

26

22

17.5

11

1

132

54

43

39

34.5

29

22

10

179

95

84

79

75

69

62

50

234

139

127

124

119

113

105

95

290

204

192

188

182

175

167

156

354

225

207

201

194

186

175

159

Otros compuestos también tienen puntos de ebullición que decrecen progresivamente

al disminuir la presión externa. Con base en lo anterior y utilizando aparatos especiales

para la destilación (incluyendo la destilación a presión reducida y utilizando presiones

que van de ligeramente debajo de la atmosférica hasta aquellas del orden de 10-8 mmHg)

se han podido destilar la mayoría de los compuestos orgánicos.

La destilación a una presión inferior a la atmosférica recibe el nombre de destilación al

vacío o destilación a presión reducida, la cual se lleva a cabo extrayendo el aire del

aparato de destilación mediante una bomba de vacío, mientras se efectúa el proceso. Ver

figura 3.

FIGURA 3. Montaje de un equipo de destilación a presión reducida

Page 24: Manual de Química Orgánica

23

PROPIEDAD ACETONA TOLUENO

P.M. g/mol 58 92

P. Eb. ºC

Densidad g/ml

55.5 ºC

0.791

110 ºC

0.8623

Solubilidad Miscible en agua y

benceno

Inmiscible en agua

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS COMPONENTES DE LA MEZCLA

PARTE EXPERIMENTAL.

MATERIAL

Perilla de seguridad 1 Mechero Bunsen 1 Soporte universal 2 Agitador de vidrio 1 Anillo de fierro 1 Tubos de ensayo 10 Rejilla de asbesto 1 Gradilla para tubos de ensayo 1 Unión triple 14/23 1 Probeta 100 mL 1 Porta termómetro 14/23 1 Matraz balón de 50 mL 14/23 1 Columna de fraccionamiento 14/23 1 Pinzas universales 2 Termómetro 1 Refrigerante 14/23 1

REACTIVOS

Tolueno 15 mL

Acetona 15 mL

PROCEDIMIENTO 1. DESTILACIÓN SIMPLE

1) En un matraz balón de fondo plano de 50 mL colocar 15 mL de tolueno y 15 mL de

acetona.

2) Montar un sistema de destilación simple y comenzar a calentar lentamente

(preferentemente en baño de aceite, para mantener un calentamiento lento y

constante) con una llama tenue (evitando acercar el recipiente con la mezcla ya que

ambos líquidos son inflamables), destilar y recoger 5 fracciones de 3 mL cada una

(anotar las temperaturas a las cuales recolectan cada fracción), para esto, medir un

volumen de 3 mL de agua común con una pipeta volumétrica y vaciarlos en sus

tubos de ensaye, marcar el nivel del agua en cada tubo y así tendrán como

referencia hasta que nivel deben de colectar; no olviden desechar el agua empleada

para marcar sus tubos; una vez colectadas las fracciones del destilado, verter la

Page 25: Manual de Química Orgánica

24

fracción destilada en una probeta que contenga 5 mL de agua, mezclar el agua con

la fracción, y medir la diferencia de volúmenes, tomando en cuenta que la acetona es

miscible con el agua y el tolueno no. De ésta manera se podrá registrar el volumen

de acetona y de tolueno contenido en cada fracción de la destilación. Los volúmenes

de tolueno y acetona por fracción los deberán registrar en la siguiente tabla.

Fracción Volumen mL Acetona Tolueno

1

2

3

4

5

El residuo del matraz de destilación, también se vierte en una probeta con 5 mL de agua, para medir el volumen de acetona y tolueno residuales.

PROCEDIMIENTO 2. DESTILACIÓN FRACCIONADA

1) Repetir el procedimiento anterior, colocando una columna de fraccionamiento

cuyo empaque será asignado por el profesor (vidrio, Porcelana, tezontle, fibra de

vidrio, aire). Si es necesario cubre la columna con una franela seca para evitar la

condensación de vapores. Anota y compara los resultados con los obtenidos

entre la destilación simple y la fraccionada. Realiza una tabla comparativa entre

los volúmenes de las sustancias separadas entre las diferentes fracciones, en

cada una de las destilaciones realizadas, indicando que tipo de material de

empacamiento empleaste.

CUESTIONARIO.

1. ¿Cuál es la razón de adicionar un volumen de agua a cada una de las fracciones

colectadas?

2. ¿Cuál de las sustancias a separar predomina en las primeras fracciones?

3. ¿En cuál de los dos procedimientos se logra mejor separación? explica tu

respuesta.

Page 26: Manual de Química Orgánica

25

4. Da tus conclusiones acerca de los diferentes tipos de destilación utilizadas, así

como de la utilidad de los distintos empaques en las columnas.

5. ¿Qué características debe tener una columna de fraccionamiento para que posea

la máxima eficiencia posible?

6. ¿Cuál es la limitante más importante que tienen las destilaciones como métodos

de separación?

7. ¿Por qué se debe calentar lentamente la mezcla de líquidos al iniciarse la

destilación?

8. Menciona otra aplicación que tiene la destilación a presión reducida como método

de separación a nivel industrial.

Page 27: Manual de Química Orgánica

26

PRÁCTICA 2

DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR

OBJETIVOS.

1. Aplicar la destilación por arrastre de vapor, en la separación de aceites

esenciales.

2. Concluir sobre los resultados obtenidos en los diferentes tipos de destilación.

FUNDAMENTO. A) DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR.

Las destilaciones simple y fraccionada, se aplican a mezclas de componentes

miscibles. Cuando los componentes son inmiscibles entre sí, es posible separarlos

mediante otro tipo de destilación llamada destilación por arrastre de vapor, la cual se basa

en que una mezcla de líquidos inmiscibles, tendrá un punto de ebullición inferior al punto

de ebullición del componente más volátil cuando éste se encuentra puro. De ésta manera,

los compuestos de alto punto de ebullición, pueden ser aislados ó purificados,

combinándolos con algún líquido inmiscible de bajo punto de ebullición, generalmente el

agua, y sometiendo la mezcla a destilación. El proceso recibe el nombre de destilación

por arrastre de vapor. Se usa el agua como líquido de arrastre, porque posee varias

ventajas: Es de fácil acceso y por lo tanto barato; de bajo peso molecular; de fácil manejo,

etc. Cuando dos líquidos son inmiscibles, cada uno ejercerá su propia presión de vapor,

independientemente del otro, por lo que la presión total del sistema, será la

suma de las presiones parciales de acuerdo a la Ley de Dalton.

En donde

PT = PA + PB - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - (1)

PT = Presión total de la mezcla (A + B)

PA = Presión de vapor del componente A

PB = Presión de vapor del componente B

Page 28: Manual de Química Orgánica

27

Las proporciones molares de los dos componentes en el destilado, son iguales a sus

presiones de vapor en la mezcla en ebullición.

moles A

moles B

Pº A

PºB

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - (2)

En donde Pº = presión de vapor

moles del compuesto

Pº del compuesto

- - - - - - - - - - - - - (3)

moles de H2 O Pº del H2 O

Si moles Peso

Peso molecular

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - (4)

Sustituyendo (4) en (3), tenemos que:

De aquí que:

Peso del compuesto

Peso molecular del compuesto =

Peso del H2 O

Peso molecular del H2 O

Pº del compuesto

Pº del H2 O

Peso del compuesto

Peso del H2 O

= Pº del compuesto

Pº H2 O

Peso molecular del compuesto

Peso molecular del H2 O

Una de las principales ventajas de este método, es que los compuestos de alto punto

de ebullición inestables a esa temperatura, pueden destilarse a temperaturas

suficientemente bajas como para evitar su descomposición. Debido a que es un

proceso muy eficiente y barato; se usa frecuentemente para:

a) Aislar ó purificar aceites esenciales de sus fuentes biológicas.

b) Purificar productos de reacción, sobre todo si la mezcla contiene ácidos ó álcalis

que a elevadas temperaturas descompongan los productos. (Anilina,

Nitrobenceno, bromo benceno, etc.)

c) Remover disolventes de alto punto de ebullición, tales como el cloro benceno,

siempre que el producto de interés no se altere por el agua.

Page 29: Manual de Química Orgánica

28

d) La determinación de pesos moleculares, conociendo la proporción en peso, en la

que destilan los constituyentes de una mezcla y sabiendo además que la presión

de vapor de cada uno de ellos depende de la temperatura a la que es sometido.

Page 30: Manual de Química Orgánica

29

REACTIVOS

Clavo (especia), anís estrella o

Canela 50 g

Hexano 30 mL

Sulfato de sodio anhidro 0.5 g

MATERIAL

1 Embudo de separación de 250 mL 1 Mechero Bunsen 2 Soporte universal 1 Agitador de vidrio 1 Anillo de fierro 1 Refrigerante 14/23 1 Rejilla de asbesto 2 Matráz Erlenmeyer de 500 mL 1 Unión triple 14/23 1 Tapón de hule horadado 1 Porta termómetro 1 Matraz balón de 50 mL 14/23 1 Columna de fraccionamiento 14/23 2 Pinzas universales 1 Termómetro

PARTE EXPERIMENTAL

A) DESTILACIÓN POR ARRASTRE DE VAPOR.

Colocar en un matráz Erlenmeyer de 500 mL 50 g del material elegido (clavo, canela

o anís estrella) y adicionar 300 mL de agua, montar un equipo de destilación simple

para llevar a cabo la destilación por arrastre de vapor. Calentar suavemente hasta que

la mezcla empiece a hervir (en todo momento deben de estar pendiente del destilado

pues en muchas ocasiones la mezcla se proyecta a través del refrigerante) colectar 200

mL de destilado o bien hasta que no se observen gotas de aceite en el destilado (nunca

dejar que el matráz llegue a sequedad). Terminada la colección, verter el destilado en

un embudo de separación y adicionar 10 mL de hexano, separar la fase orgánica

(hexano mas aceite extraído), la cual por densidades es la fase superior en un vaso de

precipitados, la fase acuosa remanente, llevarla de nuevo al embudo de separación y

volver a adicionar 10 mL de hexano y separar las fases, la segunda fase orgánica se junta

con la primera, volver a repetir el mismo paso de tal manera de completar tres

extracciones con hexano. La fase orgánica colectada (aproximadamente 30 mL) se

transfiere a un vaso de precipitados perfectamente seco y adicionar sulfato de sodio

anhidro (Na2SO4) para secar la fase orgánica, agregando la cantidad requerida, hasta

Page 31: Manual de Química Orgánica

30

observar detenidamente que ya no se formen grumos en el líquido. Todos los equipos

que hayan extraído un aceite esencial en común (canela, anís estrella o clavo), juntarán

sus fases orgánicas y las transferirán a un matráz de evaporación especial para proceder

a evaporar el hexano mediante una destilación a presión reducida, la cual se llevará a

cabo utilizando un sistema rotatorio de evaporación (Rotavapor), guiado solamente por

los profesores de laboratorio. Al retirar por completo el hexano, en el matráz de

evaporación solo quedará el aceite esencial correspondiente el cual se deberá

guardar en un vial de color ámbar perfectamente seco y bien cerrado.

El aceite esencial obtenido se utilizará en la práctica de cromatografía.

CUESTIONARIO

1 Indicar cómo se sabe cuándo termina la destilación por arrastre de vapor.

2 Explicar cuál es la diferencia fundamental entre el destilado que proviene de una

destilación por arrastre de vapor y el de cualquier otro tipo de destilación.

3 Explicar cómo se comportaría una mezcla de bromobenceno y p-dibromobenceno

en una destilación por arrastre de vapor.

4 Indicar cuál es la estructura del componente principal de los aceites esenciales

que aislaron en la práctica.

5 Indicar qué características debe tener un líquido para que pueda separarse ó

purificarse por una destilación por arrastre de vapor.

6 Indicar cuáles son las principales ventajas y desventajas de la destilación al vacío

comparadas con la destilación simple.

7 Mencionar las precauciones que deben observarse cuando se usa una bomba de

agua en la destilación al vacío.

8 Investigar las posibles aplicaciones industriales o medicinales de los diferentes

aceites esenciales obtenidos en la práctica

Page 32: Manual de Química Orgánica

31

PRÁCTICA 3

SEPARACIÓN DE UNA MEZCLA TERNARIA POR

DESTILACIÓN

OBJETIVOS

1. Utilizar los diferentes tipos de destilación para separar los componentes de una

mezcla.

2. Aplicar las propiedades físicas y químicas de algunos compuestos, para su

purificación.

INTRODUCCIÓN

La separación de mezclas es una tarea frecuente en Química Orgánica. Los métodos

utilizados en la práctica se basan principalmente en la naturaleza química de los

componentes de la mezcla a separar, considerando las diferencias en peso molecular,

polaridad, constantes físicas, acidez y basicidad.

La mezcla a separar está formada por anilina, alcohol iso-amílico y glicerol en

volúmenes iguales. El primer paso para conseguir la separación es una destilación por

arrastre de vapor, aprovechando la baja volatilidad del glicerol y su miscibilidad en agua,

así como la baja miscibilidad de la anilina y el alcohol iso-amílico en agua. En esta

forma se separa el glicerol de la mezcla; la purificación total de éste se consigue por

medio de una destilación a presión reducida, debido a que una destilación a

presión normal trae consigo su descomposición (p. eb. 290 oC con descomposición).

Se tiene ahora una mezcla de alcohol iso-amílico y anilina; para su separación se

aprovecha el carácter básico de la anilina, transformándola en su sal. La baja volatilidad

de la sal formada, permite la separación por destilación por arrastre de vapor del

alcohol iso-amílico. La purificación de la anilina implica el tratamiento de la sal formada,

con un álcali, a fin de regenerar el grupo amino libre.

Tanto la anilina como el alcohol iso-amílico se purifican totalmente por medio de una

destilación fraccionada o a presión reducida.

Page 33: Manual de Química Orgánica

32

PROPIEDADES FÍSICAS DE LOS COMPONENTES DE LA MEZCLA

OH NH2

OH OH OH

GLICEROL ANILINA ACOHOL ISOAMÍLICO

P.M. 92.1 93.13 88.2

p.f. 18 oC -6.2 oC

p.eb. 290 oC (760 mmHg) 184.3 oC 132 oC

Densidad 1.25 g/mL 1.022 g/mL 0.813 g/mL

Solubilidad agua y etanol Benceno, alcohol, éter

y cloroformo

alcohol, éter, benceno y

cloroformo

Insoluble

en

cloroformo y

tetracloruro de carbono

Agua (3.5 mg por 100

ml a 25ºC)

Agua (2 g/100mL a

14ºC)

MATERIAL Y REACTIVOS

REACTIVOS MATERIAL

Alcohol iso-amílico 5 ml

Glicerol 5 ml

Anilina 5 ml

Ácido sulfúrico 2.5 ml

Sulfato de sodio

anhidro Lo

Hidróxido de sodio necesario

al 40 %

Agua

Soporte 3

Anillo 1

Rejilla 1

pinzas nuez 3

baño María 1

mechero o parrilla 1

Refrigerante 1

matraz Erlenmeyer 2

vaso de 3

precipitados

columna de 1

fraccionamiento

embudo de 1

separación

matraz balón 1

unión triple 1

probeta 1

termómetro 1

portatermómetro 1

Page 34: Manual de Química Orgánica

33

MATERIAL POR SECCIÓN

Bomba de vacío

Papel indicador de pH

PARTE EXPERIMENTAL

En un matráz Erlenmeyer de 250 mL colocar 5 mL de alcohol iso-amílico, 5 mL de anilina*

y 5 mL de glicerol; adicionar 30 mL de agua y adaptar un aparato de destilación por

arrastre de vapor. Destilar hasta que el matráz de destilación contenga

aproximadamente 12 mL; el destilado contiene anilina, alcohol iso-amílico y agua; el

residuo contiene glicerol impuro. Transferir éste a un matráz para su posterior destilación.

*Produce anemia, irritación y pérdida de peso en intoxicaciones graves.

Agregar al destilado anterior (el que contiene anilina y alcohol iso-amílico), lentamente y

con agitación ácido sulfúrico concentrado (H2SO4)** hasta alcanzar un pH entre 3 y 5 (el

cual deberá ser medido con el uso de papel indicador de pH), por lo general con 1.5 mL

del ácido concentrado se logra obtener dicho pH, observándose la aparición de un

precipitado de color blanco, una vez alcanzado el pH deseado, adicionar 15 mL de agua

y efectuar una destilación por arrastre de vapor.

**El ácido sulfúrico es un agente muy corrosivo, por lo que se deben extremar las precauciones en su

manipulación y dicho paso del procedimiento se deberá hacer en las campanas de extracción.

Reacción:

.. + -

NH2 NH3 HSO4

+ H2SO4

Bisulfato de anilonio

El destilado que ahora contiene alcohol iso-amílico y agua, transferirlo a un embudo de

separación, esperar a que se separen bien las fases y separar el alcohol presente en la

fase orgánica y que por diferencia de densidades debe ser la fase superior, secar la

fase orgánica (alcohol iso-amílico) con sulfato de sodio anhidro (Na2SO4)

Page 35: Manual de Química Orgánica

34

-

El residuo del matráz de destilación, contiene la sal de bisulfato de anilonio, adicionarle

una disolución de hidróxido de sodio (NaOH)*** al 40 % hasta la alcalinidad (pH 9);

agregar 10 ml de H2O y efectuar una destilación por arrastre de vapor. El destilado en

esta fase del procedimiento está compuesto de anilina y agua, pasar el destilado a un

embudo de separación (si, no se puede observar la separación entre las fases,

adicionar una disolución saturada de cloruro de sodio, con la finalidad de romper la

emulsión y permitir la eficiente separación entre las fases), una vez lograda la separación

de la fase orgánica que es propiamente la anilina, secarla con Na2SO4 anhidro, tal como

se hizo con el alcohol iso-amílico.

Reacción

+ NH3 HSO4

NH2

+ 2NaOH + Na2SO4 + 2 H2O

Como se menciona en la Introducción, tanto el alcohol iso-amílico como la anilina se

purifican totalmente por medio de una destilación fraccionada o a presión reducida.

TRATAMIENTO DE RESIDUOS

Los residuos se depositarán en los recipientes colocados para ello, en una determinada

área del laboratorio, haciendo la distinción entre residuos clorados y no clorados.

CUESTIONARIO

1. Indicar a que se atribuye la baja volatilidad del glicerol

2. Explicar por qué las sales de los componentes orgánicos tienen puntos de ebullición

elevados

3. Indicar qué características debe tener una sustancia para purificarse con arrastre

con vapor de agua

Page 36: Manual de Química Orgánica

35

4. Indicar cómo se sabe cuándo ha terminado una destilación por arrastre de vapor

5. Explicar en qué casos debe utilizarse la destilación a presión reducida

6. Proponer un procedimiento para separar cada una de las siguientes mezclas:

e) Ácido acético-acetona-octano

f) Anilina-cloruro de sodio-acetato de sodio

7. Sugerir un procedimiento diferente al empleado en el laboratorio para separar la

misma mezcla

8. Explicar qué tipo de fuerzas intermoleculares actúan entre cada uno de los

componentes de la mezcla ternaria

9. Explicar qué tipo de fuerzas intermoleculares actúan en cada uno de los

componentes ya separados. (suponga una separación ideal).

BIBLIOGRAFÍA

William H. Brown. Química Orgánica

2a Ed. CECSA pp. 271-274

L.C. Wade J.R. Química Orgánica

2a

Ed. Prentice Hall pp. 24-36

Mary Ann Fox J.K.Whitesell. Química Orgánica

2a Ed. Pearson Education pp. 97-99

Morrison y Boyd Química Orgánica

5a Ed. Adison – Wesley – Iberoamericana pp. 938-946

John McMurry. Química Orgánica.

5a Ed. Thomson. Pp. 983-987

Page 37: Manual de Química Orgánica

36

OBJETIVOS.

PRÁCTICA 4

RECRISTALIZACIÓN.

1. Conocer y aplicar la técnica de recristalización para la purificación de

compuestos orgánicos.

2. Aplicar los conceptos relacionados con la estructura y la polaridad de los

compuestos.

3. Realizar la selección del disolvente en una recristalización.

ANTECEDENTES.

Interacciones intermoleculares.

Polaridad de las moléculas.

FUNDAMENTO.

Los compuestos orgánicos sólidos que se obtienen en una reacción o se aíslan de alguna

fuente natural suelen estar acompañados de impurezas que hay que eliminar para poder

disponer del producto deseado en el mayor grado de pureza posible. El método más

adecuado para la eliminación de las impurezas que contaminan un compuesto en estado

sólido, es mediante cristalizaciones sucesivas, bien en un disolvente puro, o en una

mezcla de diferentes disolventes. Al procedimiento se le da el nombre genérico de

recristalización.

La técnica de recristalización consiste en la formación de partículas sólidas en el seno

de una fase homogénea, basándose en las diferencias de solubilidad del sólido y sus

impurezas en diferentes disolventes. Considerando como impureza a toda sustancia

extraña cuya concentración no exceda del 5 %.

En la recristalización, el sólido impuro se disuelve en un volumen mínimo de disolvente

a ebullición; la mezcla caliente se filtra para eliminar todas las impurezas insolubles y la

solución se deja enfriar; al descender la temperatura, decrece la solubilidad del soluto y

Page 38: Manual de Química Orgánica

37

cristaliza de la solución. En el caso ideal, la concentración de cualquier impureza no

sobrepasa su punto de saturación en la solución fría y por ello permanecerá disuelta en

Page 39: Manual de Química Orgánica

38

las aguas madres. Finalmente los cristales se separan por filtración, se lavan con un

disolvente en el cual no se solubilicen y se dejan secar. En la práctica, parte de las

impurezas pueden cristalizarse con la sustancia deseada, por lo que deben hacerse

recristalizaciones sucesivas para obtener una purificación más satisfactoria.

Cuando están presentes impurezas coloridas, éstas se eliminan agregando a la

solución una mínima cantidad de carbón activado que adsorbe las impurezas.

Los pasos para efectuar una recristalización, de acuerdo a lo anterior, son:

1. Elección del disolvente 2. Disolución de la sustancia en caliente 3. Si la solución tiene color, adicionar carbón activado y llevar a ebullición 4. Filtración de la solución en caliente 5. Enfriamiento para recristalizar 6. Separación de los cristales 7. Secado de los cristales

1. Elección del Disolvente.

Una estimación de la solubilidad de un sólido en un disolvente puede realizarse

considerando la estructura del sólido, la estructura del disolvente y la acción de las

fuerzas intermoleculares involucradas.

Así, los hidrocarburos son inmiscibles en agua, sin embargo, los alcoholes, los ácidos

carboxílicos y las amidas que tienen menos de 5 átomos de carbono pueden formar

puentes de hidrógeno con el agua y son solubles en ésta. En la Tabla No.1 se indican

algunos de los disolventes más empleados en la recristalización.

Page 40: Manual de Química Orgánica

39

TABLA 1. Polaridad en orden descendente de los disolventes más comunes en el

laboratorio de química orgánica.

DISOLVENTE FÓRMULA PUNTO DE EBULLICIÓN (ºC)

PUNTO DE CONGELACIÓN (ºC)

INFLAMABI- LIDAD

Agua H2O 100 0 0

Metanol* CH3OH 65 -198 ++++

Etanol* C2H5OH 78 -117 ++++

Acetona* CH3COCH3 56 - 95 ++++

Acetato de Etilo* CH3COOCH2CH3 77.2 - 84 ++++

Cloruro de Metileno CH2Cl2 40 - 97 0

Eter etílico* (C2H5)2O 35 -116 ++++

Cloroformo** CHCl3 61 - 64 0

Benceno*** C6H6 80 6 ++++

Tetracloruro de carbono** CCl4 76 - 23 0

Ligroína* Mezcla de Hidrocarburos C7 y C8 90-115 ++++

Hexano* Mezcla de Hidrocarburos C6H14 68 - 195 ++++

Eter de Petróleo* Mezcla de Hidrocarburos C5 y C6 35-60 ++++

Pentano* Mezcla de Hidrocarburos C5H12 36 -130 ++++

NOTAS:

Todos los disolventes son tóxicos a excepción del agua, por lo cual deberán

usarse con precaución y con buena ventilación. Los disolventes halogenados

producen daños hepáticos por contacto con la piel o por inhalación prolongada. Se

ha reportado que el tetracloruro de carbono (CCl4) y cloruro de metileno (CH2Cl2)

producen cáncer (modelos experimentales en animales) por lo que han sido

prohibidos por la FDA en la preparación o formulación de cosméticos y fármacos.

Debido a que producen irritación de las mucosas, se debe evitar la exposición

directa y prolongada con la mayoría de los disolventes.

La elección del disolvente para la purificación de un sólido se basa en las

características siguientes:

1. El material que se desea purificar deberá ser considerablemente más soluble en el

disolvente caliente que en frío.

2. Las impurezas deben ser o muy solubles o insolubles en el disolvente, o bien

deben poder eliminarse fácilmente con carbón activado.

3. El disolvente debe tener un punto de ebullición lo más bajo posible, para facilitar la

evaporación del mismo y el secado de los cristales.

4. El disolvente no debe reaccionar con el soluto.

Page 41: Manual de Química Orgánica

40

5. Es también conveniente considerar el costo, toxicidad e inflamabilidad en la

elección de disolventes.

En ocasiones el disolvente más eficaz para la recristalización de un compuesto es una

mezcla de dos líquidos. Tales mezclas se usan cuando un sólido es soluble en un

disolvente e insoluble en el otro; en estas condiciones puede lograrse una cristalización

eficiente. El material a recristalizar se disuelve en el disolvente caliente en el cual es

más soluble, luego se agrega el otro disolvente lentamente, hasta que el soluto tienda a

separarse (la solución se volverá turbia). La mezcla se calienta de nuevo para disolver

todo el material (si es necesario, se añaden pequeñas cantidades del primer disolvente

para ayudar al proceso). Con la ayuda de un enfriamiento lento, se separará el producto

cristalino.

Entre los pares de disolventes más comunes se encuentran:

Metanol- Agua Éter etílico-Metanol Etanol - Agua Éter etílico-Acetona Acetona-Agua Éter etílico- Éter de petróleo

2. Disolución de la sustancia en caliente.

La recristalización se basa en el principio de que la mayoría de los sólidos son más

solubles en un disolvente en caliente que en frío. De igual manera la solubilidad de un

sólido en un disolvente, está en función de su estructura química y de la temperatura.

Cuando un compuesto sólido se recristaliza en un disolvente apropiado, se forma una

disolución saturada a temperatura elevada, de la cual al enfriarse se separa en forma

cristalina.

Una disolución saturada se obtiene de la forma siguiente:

El soluto finamente pulverizado, se disuelve en una mínima cantidad de disolvente en

ebullición, calentando en un baño de agua; a esta disolución calentada se le agrega

más disolvente en pequeñas porciones y con agitación. Cuando el sólido se disuelve

totalmente, no debe agregarse más disolvente.

En la tabla No. 2 se aprecia el cambio de solubilidad en función de la temperatura.

Page 42: Manual de Química Orgánica

41

TABLA 2. Temperaturas de solubilización de dos solutos diferentes

SOLUTO DISOLVENTE TEMPERATURA

(ºC)

Ácido succínico Agua 20

SOLUBILIDAD (g/100 ml)

7

100 121

Colesterol Etanol 17 78

11 130

C) Mal Disolvente

Solubilidad A) Buen Disolvente

B) Mal Disolvente

Temperatura

FIGURA 1. Comportamiento del disolvente ideal (A) en función de la capacidad de solubilizar a un soluto bajo diferentes condiciones de temperatura.

En la figura 1 se aprecia que en una recta con baja pendiente (B) no es apropiada la

relación solubilidad temperatura, por lo cual el disolvente no es adecuado para efectuar

una recristalización. En la línea (C) se observa que se trata de un disolvente en el cual

la sustancia es demasiado soluble a cualquier temperatura y no es apropiado para

efectuar esta técnica, mientras que un disolvente que exhibe un comportamiento como

el indicado en (A) es ideal para efectuar una recristalización, ya que el sólido es muy

soluble a elevadas temperaturas y poco soluble a temperatura ambiente.

3.- Filtración de la disolución en caliente.

En esta etapa, se pretenden eliminar las impurezas insolubles; esta filtración deberá

hacerse rápidamente empleando un embudo de tallo corto, pasando a través del papel

filtro, una pequeña cantidad del disolvente caliente para evitar que cristalice el compuesto

en el embudo. Para lograr una mayor rapidez en el filtrado, éste deberá llevarse cabo

doblando el papel filtro en la forma que se indica en la figura 2.

Page 43: Manual de Química Orgánica

42

FIGURA 2. Modelo ilustrativo de cómo se debe doblar el papel filtro previo a su

utilización

4.- Precipitación o cristalización.

En esta etapa se busca obtener un sistema cristalino ordenado y de mayor pureza. Por

lo que las condiciones durante la formación de los nuevos cristales son fundamentales ya

que generarán un cristal (sólido puro con un ordenamiento geométrico importante), o bien

un sólido amorfo (sólido desordenado). Es importante resaltar que con base en éstas

características se pueden variar sus propiedades físicas, como la solubilidad, resistencia,

volumen, etc.

El proceso se inicia con la nucleación, que es básicamente la precipitación del primer

micro cristal sobre el cual posteriormente se apilaran las demás moléculas afines

permitiendo el crecimiento del cristal

Al enfriar la disolución caliente, se pretende que se obtenga una máxima cristalización

con un mínimo de impurezas. Es preferible realizar este enfriamiento en un matraz

Erlenmeyer para evitar una gran evaporación.

Es conveniente que los cristales obtenidos sean de tamaño medio, ya que cristales muy

grandes o muy pequeños, pueden incluir cantidades apreciables de impurezas.

El tamaño de los cristales se controla por la velocidad de cristalización; así una

cristalización rápida favorece la formación de cristales pequeños y una cristalización

Page 44: Manual de Química Orgánica

43

muy lenta origina cristales grandes. Se puede inducir la cristalización de las siguientes

formas:

a) Adicionando pequeños fragmentos de vidrio que actúan como núcleos de

cristalización, raspando las paredes del matraz donde se encuentre la disolución

a cristalizar.

b) Añadiendo un pequeño cristal del producto, para sembrar la solución y provocar

la cristalización.

c) La disolución se introduce en un baño de hielo o bien a una mezcla frigorífica. En

la tabla No. 3 se indican algunas de las más empleadas.

TABLA 3. Ejemplos de mezclas frigoríficas y temperatura promedio alcanzada

MEZCLA TEMPERATURA OBTENIDA (ºC)

Hielo - agua (v/v) 0 CaCl2 (250 g x 100 H2O) -8 NH4Cl (25 g x 100 g hielo) -15 NaCl (33 g x 100 g hielo) -20 CO2 Sólido/CCl4 -50

CO2/Acetona -70

5. Separación de los cristales.

En esta etapa se pretende separar los cristales formados eliminando al máximo el

disolvente; esta separación se puede llevar a cabo por filtración al vacío empleando un

embudo Büchner unido a un matraz Kitazato (filtración al vacío), o bien empleando un

embudo de vidrio de tallo corto (filtración por gravedad). Los cristales así separados,

deben lavarse con una pequeña cantidad de disolvente frío. Ver figura 3.

6. Secado de los cristales.

Los cristales separados en la etapa anterior, se colocan sobre un papel filtro y se

presionan fuertemente (si se desean cristales de mayor tamaño no realizar esta

mecánica) para eliminar el disolvente, posteriormente se colocan en un vidrio de reloj y

se secan por alguna de las siguientes formas:

a) Secado al aire c) En una estufa

b) Empleando una desecadora a vacío d) Empleando una corriente de aire caliente

Page 45: Manual de Química Orgánica

44

FILTRACIÓN POR GRAVEDAD FILTRACIÓN AL VACÍO

FIGURA 3. Técnicas comunes de filtración

PARTE EXPERIMENTAL. Esta práctica se divide en dos partes, en la primera se realizarán las pruebas de

solubilidad para elegir el disolvente adecuado para recristalizar cuatro diferentes

compuestos y en la segunda se sintetizará acetanilida y se purificará por

recristalización.

Page 46: Manual de Química Orgánica

45

Propiedades de los reactivos.

PM Solubilidad Densidad Toxicidad

Acetanilida 135.17

Soluble en éter etílico. 0.56 g/ml en

1.2 g/ml Irritante por inhalación. Tóxica por

g/mol agua a 25 °C. ingestión. Soluble en etanol,

Ácido Salicílico 138.12

g/mol

éter y acetona. Insoluble en agua 1.4 g/ml

Irritante a los ojos por dispersión de polvos.

fría.

Soluble en acetona

Dibenzalacetona 234 g/mol y cloroformo. Insoluble en éter y

---- Tóxica por ingestión.

etanol. Toxica por contacto e

Anilina 93.13

Insoluble en agua 1.02 g/ml

inhalación. g/mol

Cancerígena

Anhídrido acético

102.09 g/mol

Reacciona con el agua, Hidrólisis

1.08 g/ml

Nocivo por inhalación y por ingestión.

violenta Provoca quemaduras Azul de Metileno ---- Soluble en agua ---- Nocivo por ingestión

Carbón Activado ---- Insoluble en agua 0.3-0.7

g/ml

Irritante por dispersión de polvos.

Material.

1 Soporte universal 1 Baño María 1 Anillo de fierro 1 Mechero Bunsen 1 Rejilla de asbesto 15 Tubos de ensayo 1 Pinza de tres dedos con nuez 1 Agitador de vidrio 1 Embudo de vidrio 1 Probeta graduada 100 mL 1 Refrigerante de agua 14/23 3 Vaso de precipitados 100 mL 1 Gradilla para tubos de ensayo 1 Matraz balón 14/23 de 250 mL 1 Espátula

Material y equipo por sección.

1 Aparato para determinar punto de

fusión 10 Pipetas graduadas de 10 mL

Page 47: Manual de Química Orgánica

46

EXPERIENCIA A): Pruebas de solubilidad.

Reactivos Cantidad Calidad

Acetanilida 0.1 g Q.P. Ácido salicílico 0.1 g Q.P.

Dibenzalacetona 0.1 g Q.P.

Disolventes Cantidad Calidad

Acetona 10 gotas Q.P. Acetato de etilo 10 gotas Q.P. Éter etílico 10 gotas Q.P. Etanol 10 gotas Q.P. Agua 10 gotas Potable

Nota. Si no es posible medir apropiadamente los 0.1 g de los compuestos sólidos, se

puede realizar el experimento de manera cualitativa agregando una mínima cantidad de

dichos compuestos a cada tubo, procurando que la cantidad de sólido adicionada a

cada tubo sea similar en todos los casos.

Procedimiento para la experiencia A:

Colocar en 5 tubos de ensayo, 0.1 g de acetanilida (compuesto A). Etiquetar cada tubo

como A1, A2, A3, A4 y A5, agregar 10 gotas de los siguientes disolventes, con agitación

y de la forma siguiente: Tubo A1, agua; Tubo A2, acetona; Tubo A3, etanol; Tubo A4,

acetato de etilo; Tubo A5, éter etílico.

Observar en qué tubos se obtiene solubilidad parcial o total. A los tubos en los que la

disolución no sea total, calentar en un baño de agua hirviendo, previamente preparado,

y agregar, si es necesario, más disolvente para determinar si el compuesto A es

insoluble en alguno de estos disolventes (cuidar que no existan mecheros prendidos).

Si la acetanilida se disolvió en caliente en algún disolvente, coloque éste en un vaso de

precipitados con hielo y observe si el compuesto cristaliza una vez enfriado el

disolvente.

Con base en sus resultados, concluya cuál es el disolvente adecuado para la

recristalización del compuesto A.

Proceder de la misma forma con el ácido salicílico (compuestos B) y dibenzalacetona

(compuesto C).

Page 48: Manual de Química Orgánica

47

Complete la siguiente tabla con los resultados obtenidos en las pruebas de solubilidad.

Utilice las siguientes claves: IF = Insoluble en frío, SF = Soluble en frío, SC = Soluble en

caliente y P = Precipita al enfriar la solución.

agua

acetona

etanol acetato de

etilo

éter etílico

acetanilida

ác. salicilico

dibenzalacetona

EXPERIENCIA B): Purificación de un compuesto orgánico sólido obtenido por

síntesis.

Reactivos Cantidad Calidad

Anilina 2.5 mL Q.P

Anhídrido acético 4 mL Q.P

SÍNTESIS DE ACETANILIDA.

La síntesis de acetanilida es la reacción que servirá de ejemplo para la obtención y

posterior purificación de un producto de síntesis, la cual consiste en la acetilación de

anilina con anhídrido acético. Esta es una reacción de adición nucleofílica, en la cual el

grupo amino (-NH2), efectúa un ataque nucleofílico sobre el átomo de carbono carbonílico

del anhídrido acético, que se comporta como un centro electrofílico. De manera general,

la reacción transcurre muy rápidamente con cloruros de ácido, más lentamente con

anhídridos de ácido y más lentamente con los ácidos carboxílicos, que en este último

caso, para que proceda la reacción se requiere de elevada temperatura. Por ejemplo, la

fabricación industrial de la acetanilida se realiza calentando una mezcla de anilina y ácido

acético de 6 a 8 horas; en tanto que una disolución caliente de anhídrido acético,

reacciona con las aminas a una velocidad tal, que es adecuada para su realización en el

laboratorio.

Page 49: Manual de Química Orgánica

48

Reacción.

NH2

O O

+ O

H

N O

O + OH

Anilina Anhídrido acético Acetanilida Ácido acético

Procedimiento para la síntesis:

En un matraz balón, colocar 2.5 mL de anilina, adicionar lentamente y con precaución 4

mL de anhídrido acético (al agregar el anhídrido acético se observa desprendimiento de

calor). El anhídrido acético es un irritante fuerte, por lo que, esta operación debe

llevarse a cabo en la campana de extracción. Adaptar al matraz un refrigerante en

posición de reflujo y calentar la mezcla de reacción hasta ebullición durante 10 min. Nunca

iniciar el calentamiento sin que esté recirculando agua por el refrigerante; transcurrido el

tiempo de calentamiento apagar el mechero y dejar enfriar el matraz, verter el contenido

en un vaso conteniendo 15 mL de agua con hielo. Agitar bien la mezcla, filtrar la

acetanilida precipitada (sólido amorfo de color rosa pardo) y lavar el sólido con abundante

agua fría. Tomar una pequeña muestra para determinar el punto de fusión de la

acetanilida sin recristalizar (cruda).

Purificación de la acetanilida por recristalización.

En un vaso de precipitados colocar toda la acetanilida (cruda) y disolver con la mínima

cantidad de agua calentando a ebullición. Es importante recordar que se debe preparar

una disolución saturada, por lo que todo el sólido se debe disolver en la mínima

cantidad de agua a ebullición. Cuando se haya disuelto totalmente la acetanilida,

adicionar una pequeña cantidad de carbón activado lentamente y con cuidado, para evitar

posibles proyecciones de la disolución en caliente, esto, con la finalidad de retirar las

impurezas coloridas; seguir con el calentamiento hasta ebullición por un par de minutos

y filtrar en caliente, recibiendo el filtrado en un vaso de precipitados (esta técnica deberá

ser ilustrada por los profesores del laboratorio). Posteriormente dejar enfriar el filtrado

hasta que alcance la temperatura ambiente, en caso de que al alcanzar la temperatura

ambiente no se observe la formación de cristales, colocar el

Page 50: Manual de Química Orgánica

49

vaso de precipitados en baño de hielo hasta la precipitación total de la acetanilida

(sólido cristalino blanco) imagen 1.

Imagen 1. Cristales de Acetanilida

Pesar el papel filtro en donde se recuperará la acetanilida para facilitar su

cuantificación. Separar por filtración y dejar secar los cristales en su gaveta por uno o dos

días. Extra clase pesar la acetanilida y determinar el rendimiento del producto obtenido

así como determinar el punto de fusión de la acetanilida recristalizada. Es importante

recordar que este producto deberá ser entregado en un frasco debidamente rotulado al

profesor, ya que será empleado como materia prima en prácticas

subsecuentes.

Punto de fusión de:

Acetanilida cruda

Acetanilida recristalizada:

Cálculo de rendimiento de producto obtenido:

Rendimiento Teórico:

Rendimiento Experimental:

Tratamiento de residuos.

Las aguas madres resultantes de la recristalización pueden ser vertidas en la tarja con

agua corriente, puesto que el exceso de anhídrido se hidroliza a ácido acético y éste se

encuentra diluido en agua.

Cuestionario.

1. Hacer un esquema general de la técnica de recristalización.

Page 51: Manual de Química Orgánica

50

2. Indicar en qué casos y con qué finalidad se lleva a cabo una recristalización.

3. Explicar para qué sirve el carbón activado.

4. Indicar por qué es importante reducir al mínimo la evaporación durante la filtración de

una solución caliente.

5. En la purificación de un sólido por recristalización en un disolvente, explicar si es

aconsejable enfriar la solución rápida o lentamente.

6. Si los puntos de fusión determinados a los compuestos purificados, no coinciden con

los reportados. Indica qué interpretación se daría a este hecho y proponga qué

procedimiento seguiría con base en su interpretación.

7. Explicar por qué aumenta la solubilidad de un compuesto en un disolvente al

aumentar la temperatura.

8. Indicar qué condiciona que una sustancia (soluto) se solubilice en otra (disolvente).

9. Indicar en una recristalización qué ventajas tendrá el agua sobre el éter y el benceno.

10. Indicar qué ventajas tendrá el tetracloruro de carbono sobre el éter y el benceno en una recristalización.

11. Explicar por qué en condiciones de saturación ya no es posible disolver más

cantidad de soluto.

12. Explicar para qué se calienta a reflujo durante 10 minutos la mezcla de anilina,

anhídrido acético.

13. En la síntesis de acetanilida, explicar con qué fin se enfría la mezcla de reacción.

Bibliografía.

Adams, Johnson. J. R. y Wilcox, C. H. F., Jr. Laboratory Experiments in Organic

Chemistry. McMillan. New York, 1970.

Page 52: Manual de Química Orgánica

51

PRÁCTICA 5

Objetivos:

EXTRACCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO

1. Conocer la técnica como método de separación y purificación de sustancias

integrantes de una mezcla

2. Aplicar la técnica en la purificación de compuestos orgánicos, tanto neutros como

ionizables.

3. Elegir los disolventes adecuados para un proceso de extracción.

4. Realizar diferentes tipos de extracción: múltiple y selectiva.

Introducción.

Extracción con disolventes orgánicos.

La extracción es una técnica de transferencia de solutos, presentes en una disolución a

otro disolvente más afín a dichos solutos. El soluto se extrae por un proceso de

distribución.

Cuando una disolución (soluto A en un disolvente 1) se agita con un segundo disolvente

(Disolvente 2) con el cual es inmiscible, el soluto se distribuye entre las dos fases hasta

lograr una situación de equilibrio.

Donde [A]o es la concentración del soluto en la fase orgánica y [A]aq es la

concentración del mismo soluto en la fase acuosa.

Al separarse las dos fases de los disolventes inmiscibles entre sí, se determina la

concentración del soluto en cada capa, la relación de las concentraciones en cada fase

es una constante. Esta constante, es llamada coeficiente de distribución (o partición), K,

la cual es definida por:

Donde C1 y C2 son las concentraciones en equilibrio, en gramos/litro, del soluto en el

disolvente 1 y en el disolvente 2 a una temperatura determinada.

Page 53: Manual de Química Orgánica

52

Esta relación es independiente de la concentración total y de los volúmenes de los

disolventes. El coeficiente de distribución tiene un valor constante para cada soluto y es

dependiente de la naturaleza del disolvente utilizado en cada caso.

Con base en el coeficiente de distribución, no todo el soluto se transfiere al disolvente 2

en una sola extracción a menos que el valor de K sea muy alto. Generalmente se

requieren varias extracciones para eliminar el soluto del disolvente 1. Los disolventes

orgánicos utilizados en extracción deben tener baja miscibilidad en agua, alta capacidad

de solvatación hacia la sustancia que se va a extraer y bajo punto de ebullición para

facilitar su eliminación posterior. La extracción tiene una amplia aplicación en la

Química Orgánica ya que se utiliza para extraer productos y eliminar impurezas de las

mezclas de reacción, se emplea también para extraer productos de tejidos animales o

de plantas. Para extraer un soluto de una disolución es más efectivo realizar varias

extracciones empleando volúmenes pequeños de disolvente (extracción múltiple), que

realizar una sola extracción (extracción simple) mediante el empleo de un volumen grande

de disolvente.

Matemáticamente esto se comprueba con la siguiente expresión:

n

V1

Wn W0 KV

V

Donde:

2 1

Wn = g de soluto remanentes en la fase acuosa después de n extracciones.

Wo = g de soluto en fase acuosa.

K = coeficiente de partición

V1 = volumen total de la solución de la solución a extraer

V2 = volumen del disolvente de c/u extracción

n = No. De extracciones

Extracción selectiva con disolventes activos

La extracción selectiva se emplea para separar mezclas de compuestos orgánicos, en

función de la acidez, de la basicidad o de la neutralidad de éstos. Para realizar estas

separaciones, es necesario utilizar disolventes activos, éstos pueden ser ácidos o

Page 54: Manual de Química Orgánica

53

3

álcalis. Los disolventes activos ácidos que más se utilizan son el ácido clorhídrico (HCl)

y el ácido sulfúrico (H2SO4) en disolución acuosa del 5 al 10 %.

Los disolventes activos alcalinos, pueden ser fuertes como el hidróxido de sodio

(NaOH) o hidróxido de potasio (KOH), también los hay moderados como el bicarbonato

de sodio (NaHCO3) y el carbonato de sodio (Na2CO3) en disolución acuosa al 5 ó 10 %,

por mencionar solo algunos.

La extracción selectiva se basa en una reacción ácido-base entre el producto a separar

y el disolvente activo adecuado. Los compuestos iónicos, así como, los compuestos

polares, son más solubles o miscibles en agua que los compuestos covalentes los

cuales son más solubles o miscibles en disolventes orgánicos.

Los compuestos básicos como aminas, se extraen con disolventes activos ácidos (HCl

al 5 ó 10%); la reacción que ocurre es la siguiente:

R―NH2 + HCl R―NH + - Cl

Unión covalente Unión iónica

Menos polar Más polar

Soluble en disolventes orgánicos Soluble en agua

Los ácidos carboxílicos reaccionan con disolventes activos básicos como NaOH,

Na2CO3 o NaHCO3 al 5 ó 10 %.

Las reacciones ácido-base que se efectúan son las siguientes:

R―COOH + NaOH R―COO-+Na + H2O

Unión covalente Unión iónica

Menos polar Más polar

Soluble en disolventes orgánicos Soluble en agua

Los fenoles son compuestos menos ácidos que los ácidos carboxílicos. Por esta

característica, reaccionan únicamente con bases fuertes como NaOH a las mismas

concentraciones ya mencionadas, lo anterior constituye la base para separar ácidos de

fenoles.

Page 55: Manual de Química Orgánica

54

OH

+ NaOH

O Na

+ H2O

Fenol Fenóxido de sodio sal soluble en agua

La extracción selectiva también se utiliza para eliminar impurezas ácidas o básicas a un

producto aislado de una mezcla de reacción. Los compuestos que no tienen

características ácidas o básicas los consideramos neutros. Los compuestos extraídos por

medio de ésta técnica son regenerados, por neutralización del disolvente activo empleado

para extraer, es decir, si un compuesto está disuelto en fase acuosa básica éste puede

regenerarse acidificando la disolución; por el contrario, si el compuesto está disuelto en

fase acuosa ácida, puede regenerarse al agregar una base y modificar el pH hasta la

alcalinidad. Los compuestos neutros disueltos en un disolvente orgánico, se recuperan al

eliminar el disolvente por destilación.

El embudo de separación

El embudo de separación es la pieza que se utiliza en la extracción. El tapón y la llave,

que deben estar bien ajustados, se lubrican con una “grasa” adecuada antes de usarlos.

El embudo debe agitarse moderadamente y purgarlo abriendo la llave tal como se

ilustra en la imagen de la derecha en la figura 1, esto repetidamente para evitar la presión

en su interior. La forma correcta de agitar el embudo se muestra en la imagen de la

izquierda de la figura 1.

Figura 1. Método sugerido para el empleo del embudo de separación durante la extracción líquido-líquido.

Page 56: Manual de Química Orgánica

55

Después de agitar el embudo se deja reposar para la formación de una interface que da

la pauta para la separación de las fases. (Figura 2). En la identificación de fases es

importante conocer las densidades de los disolventes orgánicos para ubicar su posición

en el embudo con respecto a la fase acuosa. El número de extracciones en cada caso

depende del coeficiente de distribución del disolvente.

Figura 2. Separación de fases.

Emulsiones:

Con frecuencia se forman emulsiones durante el proceso de extracción. Éstas pueden

romperse mediante:

Un movimiento de giro suave al líquido del embudo.

Agitación vigorosa de la capa emulsionada.

Centrifugación.

Adición de una solución saturada de cloruro de sodio

Agentes desecantes químicos.

Un desecante debe reunir ciertas condiciones:

No reaccionar con la sustancia que se va a secar.

Ser eficaz, o sea, tener alto poder desecante; esto es, eliminar el agua

completamente o casi completamente cuando se alcanza el equilibrio.

Tener gran capacidad de desecación, es decir, eliminar una gran cantidad de

agua por unidad de peso de desecante.

Secar rápidamente (alcanzar rápido el equilibrio).

Page 57: Manual de Química Orgánica

56

Separarse fácilmente de la sustancia una vez seca.

Los desecantes químicos pueden dividirse en dos grupos:

a) Aquellos que reaccionan químicamente con el agua en un proceso no reversible,

lo cual da lugar a un nuevo compuesto libre de agua.

b) Los que se combinan reversiblemente con el agua para formar un hidrato.

Parte Experimental

Propiedades Físicas de los Reactivos

S a c a r o s a Á c i d o B e n z ó i c o

Peso Molecular 342.3 g/mol 122.1 g/mol Punto de fusión 160-186 ºC 128.0 ºC

Punto de ebullición ------------------------- 249.0 ºC

pKa ------------------------- 4.20

Solubilidad s. en agua y etanol l. s. en éter

s. en etanol, éter y benceno l. s. en agua, tetracloruro de carbono

Reactivos Material

Sacarosa R.A. 1.0 g 1 Vaso de precipitados de 50 mL

Ácido benzoico R.A. 1.0 g 1 Vaso de precipitados de 100 mL

Éter etílico R.A. 30 mL 1 Embudo de separación con tapón esmerilado.

HCl al 10 % 10 mL 1 Probeta de 50 mL

NaOH al 10 % 10 mL 1 Pipeta graduada de 10 mL

Etanol 10 mL 1 1 Matraz balón de 250 mL 14/23

Hexano

Benceno

10 mL

10 mL

1 Refrigerante recto

Papel indicador de pH 0-14

Metanol 10 mL 3 Mangueras de látex

Cloruro de metileno 10 mL 1 Mechero de Bunsen

Disoln. de NaCl sat. 20 mL 1 Tapón adaptador

Sulfato de sodio anhidro 1 Baño María

Cuanto baste para secar 1 Soporte universal y pinzas de tres dedos con nuez

1 Anillo y rejilla de asbesto

Page 58: Manual de Química Orgánica

57

Desarrollo Experimental

EXPERIENCIA A: Extracción

1. En un vaso de precipitados colocar 0.5 g de sacarosa y 0.5 g de ácido benzoico.

y solubilizarlos con 35 mL de agua.

2. Verter la disolución en un embudo de separación y agregar 10 mL de éter etílico.

3. Mezclar cuidadosamente, de acuerdo al procedimiento descrito en la figura,

dejando aliviar la presión interna del embudo de separación.

4. Dejar reposar el embudo con la disolución y observar cómo se separan las dos

capas. Drenar la fase acuosa en un matraz Erlenmeyer y la fase etérea en un vaso

de precipitados. Cubra el vaso con un trozo de papel aluminio.

5. Secar la fase orgánica con sulfato de sodio anhidro(cuanto baste para secar).

6. Decantar y evaporar el éter en un baño de agua caliente sin llegar a sequedad.

(PRECAUCIÓN: Los vapores de éter son inflamables, es recomendable

recuperar el éter mediante una destilación simple). Pesar el residuo sólido y

comparar con la mezcla original.

7. Calcule el rendimiento.

EXPERIENCIA B: Variación del pH (activa)

1. En un vaso de precipitados disolver una mezcla de 0.5 g de sacarosa y 0.5 g de

ácido benzoico y solubilizarlos con 25 mL de disolución de NaOH al 10 % a pH =

12.

2. Verter la disolución en un embudo de separación y agregar 10 mL de éter etílico.

3. Mezclar cuidadosamente, dejando aliviar la presión interna del embudo.

4. Dejar reposar el embudo con la disolución y observar cómo se separan las dos

capas.

5. Drenar la fase acuosa en un matraz erlenmeyer y la fase etérea en un vaso de

precipitados, posteriormente evaporar la fase etérea.

6. Observar y concluir.

7. Escribir la reacción entre el ácido benzóico y el NaOH.

Page 59: Manual de Química Orgánica

58

EXPERIENCIA C: Extracción de Licopenos.

1. En un matraz balón 14/23 de 250 mL colocar 20 g de jitomate (entre mas rojo

sea el jitomate mayor cantidad de licopenos) previamente macerado en un mortero

y agregar 10 mL de etanol al 95 %.

2. Adaptar un refrigerante 14/23 en posición de reflujo y calentar en un baño de

agua a ebullición durante 5 minutos.

3. Filtrar la mezcla en caliente y presionar el sólido suavemente, recogiendo el

filtrado amarillo en un matraz Erlenmeyer.

4. Transferir el residuo sólido de la filtración al matraz balón 14/23 de 250 mL y

agregarle 10 mL de cloruro de metileno (CH2Cl2).

5. Calentar la mezcla a reflujo en baño maría durante 3-4 min. (CH2Cl2 p.eb. 41 °C,

es un líquido altamente tóxico; EVITAR INHALAR LOS VAPORES).

6. Filtar el extracto y adicionar al residuo sólido en el papel 2 ó 3 porciones de 10

mL de CH2Cl2.

7. Reunir los extractos de CH2Cl2 con el primer extracto etanólico.

8. Pasar la solución a un embudo de separación, agitar y agregar 20 mL de una

disolución saturada de cloruro de sodio (NaCl).

9. Separar la capa inferior (rojiza) en un vaso de precipitados y secar la con Na2SO4

anhidro.

10. El licopeno obtenido es inestable a la luz y al aire, guardar el extracto para la

práctica de cromatografía en un frasco ámbar con tapa.

EXPERIENCIA D: Extracción de Carotenos.

Los carotenos son tetra-terpenos. Están presentes en la mayoría de las plantas

verdes. Los carotenos sirven como precursores de la vitamina A, ya que pueden ser

convertidores a ésta por enzimas del hígado.

1. Hacer un extracto de hojas de espinacas, macerándolas con 30 mL de una

mezcla benceno-hexano-metanol (partes iguales), la cual tendrán que prepar.

2. Filtrar al vacio el macerado anterior, lavando el solido remanente con 3 porciones

de 10 mL de la mezcla de benceno-hexano-metanol. Pasar el filtado a un

Page 60: Manual de Química Orgánica

59

embudo de separación y lavar 2 veces la capa orgánica, utilizando porciones de

30 mL de agua.

3. Separar la fase orgánica (verde) y secarla con sulfato de sodio anhidro.

4. Decantar y eliminar la mezcla de disolventes mediante una destilación a presión

reducida.

5. Guardar el extracto para la siguiente práctica en un frasco ámbar tapado.

Cuestionario:

1. Escriba las ecuaciones involucradas en el proceso de extracción selectiva.

2. En un proceso de extracción, investigue que es más eficiente, hacer cuatro

extracciones con 50 mL de éter ó dos extracciones con 100 mL del mismo.

3. Investigue como se determina el coeficiente de partición K de manera práctica.

4. Cuales serían los factores que pudieran intervenir en la eficiencia de la extracción

que usted realizó en el laboratorio.

5. Investigue la estructura de los carotenos y de los licopenos extraidos en la práctica,

así como su coeficiente de extinción molar.

Page 61: Manual de Química Orgánica

60

PRÁCTICA 6

CROMATOGRAFÍA

OBJETIVOS

1. Conocer la técnica de cromatografía y los factores experimentales que la afectan.

2. Aplicar y comparar los métodos cromatográficos de capa fina y columna, para

separar, identificar y purificar compuestos orgánicos.

3. Determinar los valores de Rf, como un parámetro en la identificación de los

compuestos separados.

ANTECEDENTES

Según la definición dada por Keulemans, la cromatografía es un método en el que los

componentes a separar se distribuyen entre dos fases, una de las cuales constituye un

lecho estacionario de amplio desarrollo superficial y la otra es un fluido que pasa a

través o a lo largo del lecho estacionario.

TEORÍA

La cromatografía consiste en una serie de métodos que sirven para la separación de

una mezcla de solutos. Se basa en la diferente velocidad con que se mueve cada uno

de los solutos a través de un medio poroso, arrastrados por un disolvente en movimiento.

El fundamento de la cromatografía consiste en el reparto o distribución diferencial de

dos o más compuestos (llamados solutos) entre dos fases, una de las cuales

permanece fija, por lo que se le denomina fase fija o estacionaria y otra que fluye a

través de ella, por lo que se le denomina fase móvil o eluyente. Como la fase

estacionaria debe permanecer fija, su estado físico se limita a sólidos y líquidos, en

tanto que la fase móvil requiere ser un líquido o un gas para poder fluir. Tomando en

consideración el estado físico de las fases, la cromatografía se clasifica en dos grandes

categorías y dos subcategorías cada una:

Page 62: Manual de Química Orgánica

61

1) CROMATOGRAFÍA DE GASES.

En ésta, la fase móvil es un gas y la estacionaria puede ser un líquido o un sólido, por lo

que existen dos variantes:

a) Cromatografía sólido-gas (CSG)

b) Cromatografía líquido-gas (CLG)

2) CROMATOGRAFÍA DE LÍQUIDOS.

En ésta, la fase móvil es un líquido y la estacionaria puede ser un sólido o un líquido,

por lo que existen dos variantes:

a) Cromatografía sólido-líquido (CSL)

b) Cromatografía líquido-líquido (CLL)

Cuando la fase estacionaria es sólida, la cromatografía puede ser en columna y en placa,

también llamada cromatografía de capa fina (TLC), por sus siglas en ingles.

Las separaciones por cromatografía de reparto, son particularmente interesantes para los

compuestos solubles en agua. Asimismo, de acuerdo con el mecanismo predominante

en el reparto diferencial de solutos, las técnicas cromatográficas se clasifican de la

siguiente forma:

a) Adsorción Fenómeno de adhesión superficial cuyo mecanismo consiste

en interacciones bipolares.

b) Partición Fenómeno de reparto entre las dos fases debido a su

solubilidad. La solubilidad es una medida de la polaridad y

de otro tipo de interacciones moleculares.

c) Intercambio iónico Fenómeno superficial debido a interacciones entre iones de

diferente carga.

d) Ultra filtración Como su nombre lo indica, se debe a un fenómeno de

tamizado molecular.

Debido a su distribución diferencial entre las fases móvil y estacionaria, dos solutos

aplicados en un extremo del sistema cromatográfico recorrerán el mismo camino a

diferentes velocidades, arrastrados por la fase móvil, con su consecuente elución en

Page 63: Manual de Química Orgánica

62

diferentes tiempos o volúmenes, lo cual permite diferenciar a cada analito por sus

propiedades cromatográficas

Los sistemas cromatográficos pueden ser:

a) Cromatografía en columna.

El sistema cromatográfico en columna más sencillo consta de un reservorio para el

eluyente (fase móvil); una columna que debe empacarse homogéneamente, la fase

estacionaria en cuyo extremo superior se aplica la muestra por separar (solutos); un

sistema de control de flujo (llave de paso o pinzas) y los recipientes para recibir los

volúmenes eluídos, como se observa en el siguiente esquema.

1. Adición de eluyente (fase móvil)

2. Mezcla de A y B

3. Posición de A después de una elución parcial

4. Posición de B después de una elución parcial

5. Eluato

Esquema 1. Ejemplificación de una separación mediante Cromatografía en columna

b) Cromatografía en placa fina.

Este sistema consta de un recipiente o cámara del tamaño adecuado para contener una

placa de vidrio ó aluminio adsorbida con sílica gel. En la cámara se coloca una muestra

del o los disolventes que servirán de fase móvil. Imagen 1.

Page 64: Manual de Química Orgánica

63

Imagen 1. Cámara cromatográfica común.

En la placa cromatográfica, que puede ser de tamaño variable, dependiendo del número

de muestras que se deseen analizar; primero se traza con un lápiz de punta suave y

cuidadosamente sin despegar la sílica de la placa de alumnio aproximadamente a 0.5

cm del extremo inferior de la placa, la cual será la línea de aplicación figura 2 (b); el ancho

de la placa se divide según el número de muestras por correr. En un punto específico

sobre la línea de aplicación, se aplica una pequeña muestra de la mezcla de solutos por

separar, auxiliándonos de un aplicador especial y dejar secar. Una vez que la(s)

muestra(s) ha sido aplicada sobre la placa cromatográfica introducir la placa en la cámara

cromatográfica que contiene a la fase móvil elegida, cuidando de que la fase móvil nunca

rebase la línea de aplicación de la placa figura 2 (c). Una vez que el eluyente (fase móvil)

ha ascendido, por capilaridad hasta 0.5 cm antes del extremo superior de la placa, ésta

se saca de la cámara, se le evapora el disolvente y se revela con una lámpara de luz

ultravioleta (UV) a 254 nm, si se han usado placas de sílica gel adsorbidas con

fluoresceína, en éste caso, el revelador será la luz ultravioleta que opera a una

longitud de onda de 254 nm, imagen 2. También se puede revelar la placa cromatográfica

en una cámara de yodo ó por aspersión de un reactivo revelador como permanganato de

potasio (KMnO4) ó H2SO4 en disolución y calor.

Page 65: Manual de Química Orgánica

64

Imagen 2. Placa cromatográfica revelada con luz U.V., a 254 nm.

Los aplicadores para las muestras se pueden conseguir comercialmente, en caso de

que no se tengan aplicadores especiales, se pueden hacer en el laboratorio usando

capilares sin heparina (azules) solamente aplicando calor y ejerciendo una fuerza hacia

el exterior del capilar tal como se muestra en la figura 1.

Figura 1. Preparación de capilares para la aplicación de las muestras en la placa

cromatográfica.

Page 66: Manual de Química Orgánica

65

Figura 2. Representación esquemática sobre la aplicación, elución y determinación de

los Rf de los componentes de una muestra.

Parámetros cromatográficos.

a) En el caso de la cromatografía en columna, éstos son:

i. Tiempo muerto (to). Tiempo que tarda un soluto idealmente no retenido, en

salir del sistema cromatográfico.

ii. Tiempo de retención (tr). Tiempo que tarda el 50 % de un soluto en eluir y

corresponde a la posición de máxima concentración en un cromatograma.

iii. Velocidad de flujo del disolvente (F).

Page 67: Manual de Química Orgánica

66

iv. Volumen de retención (Vr): Volumen en el que eluye el 50 % de un soluto.

Se calcula con la ecuación:

Vr = tr F

b) En el caso de la cromatografía en capa fina, los parámetros más usuales son:

i. Frente del disolvente (fd).

ii. Centro del soluto (fs).

iii. Relación de frentes (Rf): Cociente de la división fs/fd. Se utiliza con fines de

identificación de compuestos cuando se tienen patrones de referencia.

iv. Diferencia de Rfs. Medida cuantitativa del grado de separación.

REACTIVOS

Sílica-gel para columna 4 g

Hexano: Acetato de Etilo 1:1 30 mL

Acetato de Etilo: metanol 1:1 30 mL

Acetato de Etilo: metanol 7:3 10 mL

Acetato de Etilo: metanol 1:1 10 mL

Benceno 10mL

Acetona 100mL

MATERIAL

1 Soporte universal 1 Columna para cromatografía 1 Pinzas para bureta 2 Pipeta graduada de 5 mL

1 Pinzas universales 1 Vaso de precipitados de 100 mL

1 Matraz Erlenmeyer de 200 mL 10 Tubos de ensayo 1 Cámara cromatográfica 1 Capilares sin heparina 1 Cromatoplaca de sílica gel F254 de 5x2.5 cm 1 Agitador de vidrio 1 Probeta graduada de 100 mL 1 Gradilla para tubos de ensaye

Page 68: Manual de Química Orgánica

67

PARTE EXPERIMENTAL

EXPERIENCIA 1. CROMATOGRAFÍA EN PLACA FINA.

a. separación de carotenos

En una cromatoplaca de 5 2.5 cm, trazar con un lápiz de punta suave una línea a 0.5

cm de distancia del borde inferior; aplicar sobre ésta en dos puntos equidistantes, por

medio de un aplicador previamente elaborada con un capilar, la muestra de carotenos,

la cantidad de muestra aplicada dependerá de la concentración de la muestra original,

sí ésta se encuentra muy diluida, habrá que realizar varias aplicaciones sobre el punto de

aplicación de la muestra, en el caso de ser una muestra lo suficientemente concentrada,

bastará con solo 2 o 3 aplicaciones. Dejar secar y desarrollar el cromatograma en una

mezcla hexano: acetona 6:1 (v/v), teniendo cuidado de que éste no rebase los puntos

de aplicación y de que eluya hasta 0.5 cm antes del borde superior de la placa.

Retirar de la cámara cromatográfica, marcar el centro de cada mancha observada y

calcular los valores de Rf. para cada componente, imagen 3.

Imagen 3. Cromatoplaca de sílica gel F-254, de extracto de espinacas, empleando

hexano-acetona 6:1 (v/v)

Page 69: Manual de Química Orgánica

68

b. Identificación de aceites esenciales por cromatografía en placa fina.

Realizar el mismo procedimiento, pero ahora empleando como muestra los diferentes

aceites esenciales obtenidos en la práctica de arrastre de vapor, utilizando benceno como

fase móvil. Es importante mencionar que a diferencia de los carotenos, en este caso se

debe emplear un agente revelador para poder observar las diferentes manchas en el

cromatograma, para tal efecto, las placas se deberán sumergir en una disolución de

permanganato de potasio (KMnO4) al 10%, inmediatamente, las placas se lavarán con

agua corriente hasta que se observen unas manchas de color café, correspondientes a

los compuestos presentes en la muestra. Calcular los Rf y compararlos con los de la

siguiente tabla.

EXPERIENCIA 2. SEPARACIÓN DE CAROTENOS POR CROMATOGRAFÍA EN

COLUMNA.

HACER EL SIGUIENTE PROCEDIMIENTO CON LA AYUDA DEL PROFESOR:

Colocar la columna para cromatografía con una pinza universal o con una pinza para

bureta e introducirle por medio de un agitador, un trozo de algodón hasta la base de la

Page 70: Manual de Química Orgánica

69

misma, de tal manera que la sílica no se salga al momento de empacar la columna. Hay

que tomar cuenta que no debe ser mucho algodón, ya que si es así, la velocidad de

elución será muy lenta.

Empacar la columna con sílica gel adicionando por la parte superior una suspensión de

4 g de sílica gel en una mezcla de hexano: acetona 1:1, procurando en todo momento

que la compactación de la sílica en la columna sea homogénea y no se formen burbujas

en el empacado ni se agriete la sílica empacada; mantener en todo el proceso de

empacado un goteo uniforme en la llave de salida del disolvente durante todo el

procedimiento. La llave de la columna deberá permanecer abierta durante todo el proceso

de empacamiento de la columna.

Dejar gotear el disolvente y esperar hasta que éste quede ligeramente arriba de la fase

estacionaria, una vez empacada la columna con la sílica, agregar un poco de cloruro de

sodio de tal forma que quede una capa de aproximadamente 1 cm; posteriormente

agregar 10 gotas del concentrado de espinacas con ayuda de una pipeta Pasteur,

cuidando de no derramarlo por las paredes de la columna ni que se mezcle con la fase

móvil; nunca permitir que el nivel del disolvente baje más allá de la superficie de la

capa de cloruro de sodio, ya que de lo contrario se corre el riesgo de que la columna

se seque y se agriete, lo que afecta negativamente el desarrollo de la separación.

Una vez que los pigmentos penetraron en la sílice, llenar lentamente la columna con la

mezcla de hexano-acetona 1:1, cuidando en todo momento de no hacer remolinos con

la fase móvil, ya que se mezclaría con la muestra a separar, dando resultados

negativos. Correr la columna cromatográfica observando la separación de los diferentes

componentes de la mezcla del extracto de espinacas, adicionando constantemente fase

móvil a manera de que siempre se mantenga constante el volumen de eluyente durante

todo el proceso.

Recoger la primera fracción colorida en tubos de ensayo numerados y cubiertos con papel

aluminio. Cuando termine de eluir esta primera fracción, cambiar el eluyente a acetato de

etilo: metanol 1:1 y recoger la siguiente fracción en tubos de ensayo numerados y

cubiertos con papel aluminio. Una vez recolectadas todas las fracciones, en un baño de

agua caliente, evaporar la mayor cantidad posible de disolvente para

Page 71: Manual de Química Orgánica

70

realizar una cromatografía en placa fina de las fracciones que presenten tonalidades

diferentes, corriéndolas a la par de la muestra original del extracto de espinacas usando

como fase móvil la mezcla de hexano-acetona 6:1 (v/v). Identificar los pigmentos

separados en cada fracción.

EXPERIENCIA 2. SEPARACIÓN DE LICOPENOS.

Hacer la cromatografía en placa fina del extracto de jitomate para la separación de

licopenos, en la misma forma en que se efectuó para el extracto de espinaca.

RESULTADOS Y CONCLUSIONES.

El alumno deberá analizar y concluir cada una de las experiencias realizadas.

CUESTIONARIO

1. Indicar qué precauciones se deben tener al empacar una columna de cromatografía.

2. Indicar qué fracciones se separaron por cromatografía en columna, de los extractos

de espinaca, jitomate y cómo se identificaron.

3. Escriba ¿qué conclusiones se obtienen de la cromatografía en capa fina y de la

cromatografía en columna?

4. Definir los siguientes términos: Adsorción, partición, eluyente, eluato, disolvente,

fase móvil, fase estacionaria, Rf.

5. Especificar en qué parte de la práctica tienen aplicación los términos anteriores.

6. Hacer una comparación entre la cristalización, extracción, destilaciones y

cromatografía, en cuanto a la eficiencia como métodos de separación y purificación.

7. Establecer una distinción clara entre cromatografía en columna y capa fina e indicar

en qué casos es preferible alguno de los dos métodos.

Page 72: Manual de Química Orgánica

71

PRÁCTICA 7

SÍNTESIS DE ÁCIDO FUMÁRICO

OBJETIVOS.

1. Convertir un isómero cis- en un isómero trans-.

2. Diferenciar los isómeros geométricos del ácido 2-butenodioico.

INTRODUCCIÓN.

El término estereoisómeros se utiliza para designar los compuestos que poseen igual

fórmula molecular e igual conectividad, pero que se distinguen entre sí por la relación

espacial de los átomos o grupos dentro de la molécula.

Esto origina dos tipos de estereoisómeros:

a) Los que guardan entre sí una relación objeto-imagen especular.

b) Aquellos en los que esta relación no existe.

Los primeros se denominan enantiómeros y los segundos diastereómeros. Un tipo de

diastereómeros es el de los isómeros geométricos, que deben su existencia a la

imposibilidad de rotación a través de un doble enlace o de un anillo. Al bisectar un doble

enlace con un plano que pase por el núcleo de los dos átomos de éste, dos grupos

diferentes entre sí pueden ubicarse de dos maneras con relación al doble enlace.

1. Ambos del mismo lado del plano.

2. Uno a cada lado del plano.

El primer arreglo da lugar a la isomería cis- (del latín: a este lado), en tanto que el

segundo origina la isomería trans- (del latín: al otro lado).

De acuerdo con esto, existen 2 ácidos 2-butenodioicos: el cis-2-butenodioico y el trans-

2-butenodioico

Page 73: Manual de Química Orgánica

72

H

O O

H OH OH

OH HO

H H

O O

Ac. cis -2-butenodioico Ac. trans -2-butenodioico

FIGURA 1. Diastereoisomeros de los ácidos 1,4-butenodioicos

REACCIÓN.

Los ácidos butenodioicos se pueden interconvertir, siempre y cuando desaparezca el

doble enlace, ya que se requiere de un giro a través del eje de éste.

O O

H H OH H OH

OH HO H H

O O

FIGURA 2. Diastereoisomerización de los ácidos 1,4-butenodioicos

MECANISMO.

El mecanismo se inicia con una reacción ácido-base entre un carbonilo del ácido

maleico y el HCl para dar (B). Esto facilita la deslocalización de los electrones que

conduce a la desaparición del doble enlace entre C2 y C3 originándose un carbocatión

(C) con hibridación sp2 y el enlace simple, que permite el giro entre estos 2 carbonos

para dar (D). A continuación, por otra deslocalización electrónica, se regenera el doble

enlace (E) y finalmente por una reacción de desprotonación, se obtiene el ácido

fumárico (F), esquema 1.

Page 74: Manual de Química Orgánica

73

H O O OH

H

OH OH OH

O O O

Cl OH OH OH

A B C

H

rotación del enlace sigma C2-C3

O OH

OH OH

HO HO

O E

O D

-HCl

O

OH

HO

F O

ESQUEMA 1. Mecanismo de reacción, para la diastereoisomerización del ácido maleico.

PROPIEDADES FÍSICAS

PROPIEDAD ÁCIDO MALEICO

ÁCIDO. FUMÁRICO

P.M. g/ mol 116 116 pf (C ) 139 286

Solubilidad en agua a 25 79 0.7

C(g/100mL) pka1

1.88

3.05

pka2 6.22 4.49

Page 75: Manual de Química Orgánica

74

MATERIAL REACTIVOS

1

Equipo de destilación Soporte

Ácido Maleico Ácido Clorhídrico

2.5 g 5.0 mL

1 Anillo

1 Mechero ó parrilla

1 Matraz Erlenmeyer de 125 mL

1 Matraz Erlenmeyer de 250 mL Embudo de vidrio

3 Vasos de precipitados de 150 mL

1 Probeta de 100 mL

PARTE EXPERIMENTAL

Preparar por sección una disolución al 40 % de ácido maleico en agua, se puede calentar

para favorecer la solubilidad del ácido maleico. El volumen será determinado de

acuerdo al número de equipos por sección. El volumen que ocupará cada equipo será

de 10mL.

1.- En el matraz de reacción colocar 10 mL de la solución al 40 % de ácido maléico.

2.- Adicionar lentamente 20 mL de ácido clorhídrico concentrado por las paredes del

matraz de reacción (líquido irritante, evitar inhalación y el contacto con la piel).

3.- Adaptar el refrigerante en posición de reflujo

4.- Calentar la mezcla durante 30 minutos a reflujo moderado.

5.- Enfriar a temperatura ambiente y separar por filtración los cristales de ácido

fumárico.

6.- Recristalizar en agua, pesar un papel filtro, filtrar el ácido fumárico y secar el

producto por 1 o 2 días.

7.- Extra clase, pesar el producto, obtener rendimiento y determinar su punto de fusión.

CUESTIONARIO.

1. Escribe tus observaciones del proceso de interconversión de isómeros.

2. Anota las características del producto crudo y el producto recristalizado incluyendo

el punto de fusión de éste último.

Page 76: Manual de Química Orgánica

75

3. En la síntesis de ácido fumárico, indicar qué papel desempeña el ácido

clorhídrico.

4. Explicar cómo se pueden justificar:

a) La diferencia en los puntos de fusión de los isómeros estudiados.

b) La diferencia de solubilidad en agua.

c) La diferencia en la primera y segunda constantes de acidez.

d) Explicar a qué se debe que en el reflujo se observe formación y separación de

cristales.

5. Indicar porqué, de los isómeros cis- y trans- de esta práctica es la forma trans la

que predomina.

6. Indicar qué pruebas químicas se pueden llevar a cabo para evidenciar la

presencia del grupo funcional carboxilo y la insaturación en el ácido fumárico.

Page 77: Manual de Química Orgánica

76

PRÁCTICA 8

OBJETIVOS:

SÍNTESIS DE CICLOHEXENO

1. Ilustrar las reacciones de eliminación, efectuando una deshidratación de

alcoholes.

2. Sintetizar un alqueno cíclico.

3. Aplicar una reacción de adición para identificar el producto

INTRODUCCIÓN.

En Química Orgánica, el término eliminación se refiere a la pérdida de dos átomos ó

grupos de una molécula para formar enlaces múltiples mediante la pérdida de dos grupos

unidos a átomos adyacentes. El proceso se denomina eliminación 1,2 ó beta- eliminación

a causa de la disposición relativa de los dos grupos que se pierden, si la molécula que se

pierde es agua, la reacción se denomina deshidratación.

La deshidratación de alcoholes es una reacción de eliminación catalizada por ácidos, la

evidencia muestra que los alcoholes reaccionan en el orden terciario > secundario >

primario, ésta reactividad se relaciona directamente con la estabilidad del carbocatión

intermediario formado en la reacción. En las reacciones de deshidratación llevadas a

cabo en el laboratorio se usa generalmente ácido fosfórico (H3PO4) ó ácido sulfúrico

(H2SO4) como catalizador, sin embargo, en los procesos industriales de deshidratación

se usa óxido de aluminio ó sílica como ácidos de Lewis para ésta reacción.

A + AB

B

Eliminación 1,2 o Beta

En las reacciones de eliminación, al igual que las reacciones de sustitución nucleofílica,

interviene una especie con pares libres de electrones, por lo cual las reacciones de

Page 78: Manual de Química Orgánica

77

eliminación se encuentran en competencia con las reacciones de sustitución

nucleofílica.

La reacción que se realizará en esta práctica es una –eliminación, conducente a la

formación de un alqueno, ésta reacción está en competencia con la sustitución

nucleofílica, por lo que se deberán controlar las condiciones de reacción para favorecer

la primera.

Se consideran dos posibilidades mecanísticas para la reacción de Eliminación :

1) El Mecanismo E2

2) El Mecanismo E1

Mecanismo E2: Tanto el sustrato como el nucleófilo participan en el paso lento de la

reacción. La base ó el nucleófilo toman al protón ácido al mismo tiempo que el grupo X

sale de la molécula.

X

H - Base

H2C

CH2

+ BH

La velocidad depende de la concentración de ambos reactivos, por lo cual es una

reacción de segundo orden.

V = k [Nu:] [sustrato]

Mecanismo E1: En éste, sólo el sustrato participa en el paso que controla la velocidad.

Se propone la formación de un carbocatión intermediario.

X +

H2C

H H

H

2C

CH

2

La velocidad de la reacción, depende de la concentración del sustrato, por lo cual la

reacción es de primer orden.

V = k [sustrato]

Page 79: Manual de Química Orgánica

78

3

+

4

REACCIÓN:

OH H PO

+ H2O

CICLOHEXANOL CICLOHEXENO

MECANISMO:

El mecanismo propuesto para esta reacción, es una eliminación E1, el primer paso

consiste en la protonación del ciclohexanol con H3PO4 para dar el ión oxónio.

.. H

O O .. H H+

+ H

RÁPIDO

El segundo paso es la salida del agua, para formar un carbocatión.

H

O + + H

LENTO

El tercer paso es la salida de un protón del carbono adyacente al carbocatión que

estabiliza la carga positiva, para formar un enlace doble.

+ + H

H

Page 80: Manual de Química Orgánica

79

REACTIVOS MATERIAL

Ácido Fosfórico 2 mL 2 Soportes universales Bromo CCl4 1 mL 1 Anillo de fierro Ciclohexanol 5 mL 2 Pinza universal

Carbonato de sodio al 10% 4 mL 1 Vaso de precipitados de 50 mL

NaCl 1 Embudo de separación de 100 mL Sulfato de sodio Anhidro 1 Baño María

1 Matraz balón de 50 mL 14/23 1 Matraz Erlenmeyer de 125 mL (matraz colector) 1 Refrigerante de aire 14/23 1 Refrigerante de agua 14/23 3 Tubos de ensayo de 10 mL 2 Pipeta graduada de 10 mL 1 T de destilación 14/23 1 Portatermómetro 14/23 1 Termómetro

PROPIEDADES FÍSICAS.

COMPUESTO P.M.

(g/mol)

p. f. p. eb.

ºC

DENSIDAD

g/mL SOLUBILIDAD TOXICIDAD

LíquidoCiclohexanol 100.16

23- 25ºC 160 0.949

s. en Etanol p.s. agua

irritante de ojos y nariz

s. soluble p.s. poco soluble

PARTE EXPERIMENTAL.

Preparación de Ciclohexeno:

1. Adaptar un aparato de destilación fraccionada con el matraz colector (matraz

Erlenmeyer de 125 mL) sumergido en hielo.

2. Colocar en el matraz de balón 5 mL de ciclohexanol y 2 mL de ácido fosfórico.

Precaución: El ácido fosfórico es un líquido corrosivo, irritante del tracto

respiratorio y de la piel.

3. Calentar lentamente el sistema en un baño de aceite hasta alcanzar una

temperatura de 110-120 ºC y destilar el líquido hasta que quede 1 mL de residuo en

el matráz de reacción.

Page 81: Manual de Química Orgánica

80

4. Lavar el destilado con una disolución de carbonato de sodio al 10 % hasta no

observar mas efervescencia (desprendimiento de CO2), seguido adicionar 10 mL de

una disolución saturada de NaCl

5. Eliminar la capa acuosa inferior y pasar el ciclohexeno a un vaso de precipitados de

50 mL.

6. Adicionar sulfato de sodio anhidro al ciclohexeno hasta que desaparezca la turbidez.

7. Destilar el ciclohexeno a 80 °C con un aparato de destilación fraccionada.

8. Identificar el producto colocando 0.5 mL de ciclohexeno obtenido en un tubo de

ensayo y adicionándole a éste unas gotas de Bromo en CCl4. Observar si la

solución roja de Br2/CCl4 se decolora. Esto indica una prueba positiva

9. Medir el volumen de ciclohexeno obtenido y calcular el rendimiento obtenido.

CUESTIONARIO EXPERIMENTAL. 1. Explicar qué líquido se obtiene en el primer destilado.

2. Explicar cuál es la razón de saturar el primer destilado con NaCl.

3. Explicar cuál es la razón de lavar con una solución de carbonato de sodio

4. Explicar para qué se agrega Na2CO3 al destilado.

BIBLIOGRAFÍA

1. Química Orgánica. Fox M. A. & Whitesell S. K., 2a edición Addison Wesley

Longman, México 2000.

2. Química Orgánica Experimental. Xorge A. Domínguez y Xorge A. Domínguez

S.,editorial Limusa 1a Edición, 1982,

3. Experiments in organic chemistry, J. S. Nimitz. Prentice-Hall Inc. 1991.

Page 82: Manual de Química Orgánica

81

PRÁCTICA 9

SÍNTESIS DE CLORURO DE ter-BUTILO Y EFECTO DEL DISOLVENTE

EN LA VELOCIDAD DE UNA REACCIÓN DE SOLVÓLISIS.

OBJETIVO:

1. Efectuar la síntesis de cloruro de ter-butilo, mediante una reacción de sustitución

nucleofílica unimolecular (SN1)

2. Conocer los métodos de estudio de los mecanismos de reacción.

3. Analizar los diferentes factores de importancia en el método cinético.

4. Relacionar el orden de reacción con los diferentes tipos de reacciones orgánicas.

5. Estudiar una reacción de solvólisis.

6. Comprobar el efecto de la polaridad del disolvente sobre la velocidad de una

reacción de primer orden.

INTRODUCCIÓN:

Uno de los principales métodos de obtención de halogenuros de alquilo es la sustitución

nucleofílica alifática de alcoholes. Esta sustitución es posible realizarla con nucleófilos

(Nu), tales como PCl3, SOCl2, HCl, HBr, etc.

REACCIÓN: ROH + Nu: R Nu + HOH

Dependiendo de las condiciones experimentales, las reacciones de sustitución

nucleofílica alifática, pueden ser de dos tipos

a) Sustitución Nucleofílica Unimolecular (SN1).

b) Sustitución Nucleofílica Bimolecular (SN2).

En las reacciones de SN1, la velocidad de la reacción depende de la concentración del

alcohol, siendo independiente del nucleófilo, teniendo influencia, la polaridad del

Page 83: Manual de Química Orgánica

82

+

disolvente, la estructura del alcohol, la naturaleza del grupo saliente y el tipo de

nucleófilo.

REACCIÓN:

+ HCl OH

Cl +

H2O

MECANISMO:

La primera etapa, consiste en una reacción ácido-base entre él hidroxilo del alcohol y el

protón del ácido para dar la formación del intermediario (A). En la etapa siguiente, que

constituye el paso lento de la reacción, se lleva a cabo la formación del carbocatión (B),

mediante la pérdida de una molécula de agua. Finalmente el nucleófilo (cloruro) reacciona

con el carbocatión para formar el cloruro de ter-butilo (C).

Los disolventes polares como el agua, etanol, etc., favorecen la reacción, solvatando al

halógeno, facilitando la formación del carbocatión. De igual forma el empleo de ácidos

de Lewis y el efecto del ión común incrementa la velocidad de estas reacciones.

+ H + + H

1) OH O

H

(A)

2) O

H

H

+ (B)

-

3) + + Cl

Cl (C)

La mayoría de las reacciones orgánicas son complejas, realizándose en varias etapas

que difieren por su velocidad. Para poner de manifiesto estos cambios existen

diferentes métodos de estudio que dan información acerca de la estructura de los

intermediarios y de los complejos activados, del orden y de la molecularidad de la

Page 84: Manual de Química Orgánica

83

reacción y de la naturaleza de la etapa que controla la velocidad de la reacción, entre

otros. Los métodos de estudio de los mecanismos de las reacciones químicas se

clasifican de manera general en dos grupos:

MÉTODOS CINÉTICOS

MÉTODOS NO CINÉTICOS.

MÉTODOS CINÉTICOS:

Como se ha indicado, las reacciones orgánicas se llevan a cabo en varios pasos; uno

de éstos es más lento que otros y este último es el que determina la velocidad total de

la reacción. Un estudio cinético proporciona datos sobre el número y la naturaleza de

las moléculas que intervienen en la etapa que controla la velocidad total.

La velocidad de una reacción se determina por el cambio de la concentración de

los reactivos a diferentes intervalos de tiempo; esta relación se conoce como orden de

reacción. Así en una reacción de primer orden, la velocidad de reacción es proporcional

a la concentración de sólo uno de los reactivos.

Esto es:

donde vA

- velocidad de la reacción de primer orden

v kA d A

A dt

k - constante de velocidad

A- concentración molar del reactivo A

t - tiempo

Algunos factores que modifican la velocidad de una reacción son la temperatura, la

fuerza iónica y la naturaleza del disolvente.

EFECTO DEL DISOLVENTE

El cambio en la polaridad del disolvente, puede afectar la velocidad de reacción y

también puede cambiar el orden de la misma. En general podemos considerar que:

Page 85: Manual de Química Orgánica

84

a) Un aumento en la constante dieléctrica del disolvente, aumenta la velocidad de las

reacciones en las que la densidad de carga es más grande en el estado de

transición que en los reactivos.

b) Un aumento en la constante dieléctrica del disolvente, disminuye la velocidad de las

reacciones en las que la densidad de carga es menor en el estado de transición que

en los reactivos.

En la siguiente tabla se indican ejemplos de algunos disolventes y sus polaridades.

NOMBRE DEL DISOLVENTE

CONSTANTE DIELÉCTRICA (ε)

MOMENTO DIPOLO (μ)

Disolventes próticos

Ácido acético Etanol Metanol Agua Ácido Fórmico

6.0 26.0 32.0 81.0 58.0

1.68 1.66 2.87 1.84

1.82

Disolventes apróticos

Ciclohexano Benceno Cloroformo

2.0 4.0 5.0

0.0 0.0 1.01

Los halogenuros de alquilo de tipo terciario R3CX presentan una cinética de primer

orden y el mecanismo que se lleva a cabo se conoce como Sustitución Nucleofílica

Unimolecular (SN1). Estas reacciones son posibles sólo si el nucleófilo es una base

sumamente débil, ya que una base fuerte daría la reacción de Eliminación. El agua y los

alcoholes son bases sumamente débiles, así que pueden ser empleados como nucleófilos

en las reacciones SN1.

Las reacciones que se llevan a cabo por un mecanismo SN1 son favorecidas en

disolventes polares próticos y con constante dieléctrica alta, ya que hay una estabilización

del carbocatión intermediario. Cuando el nucleófilo que se emplea es a la vez el

disolvente, se le llama REACCIÓN DE SOLVÓLISIS.

Page 86: Manual de Química Orgánica

85

cEn esta práctica se pone de manifiesto el efecto del disolvente sobre la velocidad

relativa, en una reacción de solvólisis, en la cual se varía la naturaleza y proporción del

disolvente. La reacción se puede ejemplificar con el cloruro de ter-butilo y agua.

(CH3)3CCl + H2O (CH3)3COH + HCl

En esta reacción se produce alcohol ter-butílico y se libera una molécula de HCl; así, el

curso de la reacción se puede seguir por la acidez que se produce en la mezcla de

reacción, que se manifiesta al agregar unas gotas del indicador azul de bromotimol que

cambiará su color de azul verdoso (pH=7) a amarillo (pH 5.8).

REACCIONES DE SOLVÓLISIS

Cloruro de ter-butilo

Agua/Metanol Alcohol ter-butílico

ter-Butilmetiléter

Cloruro de ter-butilo

Metanol Etanol Propanol

Solubilidad insoluble en soluble en soluble en Soluble en agua agua agua agua

P.eb. 73.3°C 65°C 78.5°C 97.4°C

MECANISMO (SN1):

El cloruro de ter-butilo, molécula polar (A), forma interacciones dipolo-dipolo con

moléculas del disolvente. En una etapa lenta se obtiene el carbocatión intermediario

(B), en el cual el momento dipolar es mayor que el del cloruro de ter-butilo original; un

disolvente polar estabilizará el estado de transición que lleva a la formación de este

carbocatión, ocasionando una disminución en la energía de activación.

Etapa 1: (CH3)3C Cl (CH3)3C+

A B + Cl (lenta)

Este carbocatión intermediario en una etapa rápida, interacciona con una molécula de

agua o de metanol, produciendo (C) o (C1) respectivamente.

Page 87: Manual de Química Orgánica

86

Etapa 2:

(CH3)3C+ O H

B

C

(CH3)3C O H

(rápida)

H agua

H

C1

(CH3)3CH+ O CH3 (CH3)3C O CH3 (rápida)

B H H

metanol

Finalmente el oxonio resultante se desprotona generando los productos finales (D) o

(D1).

Etapa final

(CH3)3C O H + HOH (CH3)3C O H + HOH (rápida)

C H D H

(CH3)3C O CH3 + CH3OH (CH3)3C O CH3 + CH3OH (rápida)

C1 H D1 H

En las dos rutas descritas se libera HCl. Este ácido es el producto que sirve de

referencia para poder apreciar la variación de la velocidad de reacción en función del

cambio y proporción del disolvente.

Page 88: Manual de Química Orgánica

87

MATERIAL REACTIVOS

1 Matraz Erlenmeyer de 250 mL Alcohol terbutílico 1 Probeta de 125 mL Ácido clorhídrico 1 Embudo de separación Cloruro de calcio 2 Vasos de precipitados de 100 mL Solución de bicarbonato de sodio al 5%.

1 Tapón de hule

REACTIVOS MATERIAL

Cloruro de ter-butilo Propanol Etanol 95% Metanol Fenolftaleína Disolución de NaOH al 10%

6 Buretas (por sección) 3 Pipetas graduadas de 10 mL

18 Tubos con tapón 1 Termómetro 1 Vaso de precipitados de 250 mL

Baño maría Gradilla Cronómetro o reloj

PARTE EXPERIMENTAL

a. SÍNTESIS DE CLORURO DE ter-BUTILO:

1. En un matraz Erlenmeyer de 250 mL colocar 10 mL de alcohol ter-butílico

(líquido inflamable e irritante) y 30 mL de ácido clorhídrico concentrado (Líquido

corrosivo).

2. Tapar el matraz y agitarlo vigorosamente, evitando cualquier exceso de presión

dentro del matraz.

3. Después de 20 minutos de agitación agregar 3 g de cloruro de calcio y disolver.

4. Colocar la mezcla de reacción anterior en un embudo de separación y eliminar la

fase acuosa, verter la fase orgánica en un vaso de precipitados y adicionar

lentamente 10 mL de una solución de bicarbonato de sodio al 5 %.

5. Cuando ya no se observe desprendimiento de bióxido de carbono, separar las

dos fases eliminando la capa acuosa utilizando el embudo de separación.

6. Finalmente secar el cloruro de ter-butilo, adicionando aproximadamente 1 g de

sulfato de sodio anhidro.

b. SOLVÓLISIS

Page 89: Manual de Química Orgánica

88

Preparar tres sistemas de dos buretas cada uno, de la siguiente forma.

SISTEMA BURETA 1 BURETA 2

I

II

III

Metanol

Etanol

Propanol

Agua*

Agua*

Agua*

*Usar agua destilada o bien agua de botella Por otro lado preparar una serie de seis tubos con tapón (limpios** y secos) numerados

y adicionar a cada tubo un volumen determinado de cada disolvente, de acuerdo a la tabla

siguiente.

**Debido a que es una prueba cuyo resultado depende de los intervalos de vire del

indicador azul de bromotimol, cualquier residuo de jabón u otro contaminante afectarán

directamente al resultado ideal del ensayo.

TUBO No. DISOLVENTE

(mL) AGUA*

(mL)

1 0.5 1.5

2 1.0 1.0

3 1.2 0.8

4 1.4 0.6

5 1.6 0.4

6 1.8 0.2

Nota: si es posible los volúmenes menores a 1 mL medirlos con pipetas volumétricas de 1 mL de capacidad máxima.

Una vez hecha la mezcla, colocar el tubo No.1 en un baño de agua, cuya temperatura

sea de 30 ºC +/- 5 °C durante 5 minutos; pasado este tiempo y sin retirar del baño de

agua, adicionar al tubo 1 gota de azul de bromotimol (anotar la coloración), agitar bien los

tubos, posteriormente agregar 3 gotas de cloruro de ter-butilo (sintetizado) y observar

el color. Es importante que tanto indicador como cloruro de ter-butilo se adicionen

directamente sobre la mezcla de disolventes y no se embarren en las paredes de los

tubos. En este momento, tomar el tiempo con un cronómetro y mantener el tubo en

agitación continua hasta que el color azul vire a amarillo; repetir la experiencia con cada

uno de los tubos hasta terminar la serie.

Page 90: Manual de Química Orgánica

89

pH<7 pH=7 pH>7

Imagen 1. Patrón de coloración del indicador ácido-base azul de bromotimol.

Repetir la experiencia con cada uno de los sistemas de disolventes.

Anotar los tiempos de viraje de cada tubo, para cada sistema en la siguiente tabla.

Tubo No.

SISTEMA I METANOL / AGUA

SISTEMA II ETANOL / AGUA

SISTEMA III PROPANOL / AGUA

1

2

3

4

5

6

TRATAMIENTO DE RESIDUOS

Los residuos del experimento son depositados en el frasco de “RESIDUOS

ORGÁNICOS CLORADOS”.

Page 91: Manual de Química Orgánica

90

CUESTIONARIO:

1. ¿Cuál es el propósito de adicionar cloruro de calcio 20 minutos después de

iniciada la reacción?

2. Explica por qué se adiciona solución de bicarbonato de sodio al 5% cuando se

lava el cloruro de ter-butilo y porqué no se puede usar hidróxido de sodio.

3. Al adicionar bicarbonato de sodio se produce una efervescencia, indica de que

gas está formada y explica mediante una reacción, ¿Cómo se produce?

4. Indicar por qué en las reacciones de solvólisis realizadas, es importante:

i. Controlar la temperatura a + 30 ºC

ii. Trabajar con el material seco.

iii. Medir exactamente los reactivos.

5. Escribir todas las reacciones de solvólisis que se realizaron con el cloruro de

terbutilo.

6. Definir los siguientes términos:

a) Orden de reacción

b) Molecularidad

c) Solvólisis

d) Par iónico

e) Constante dieléctrica ()

7. Ejemplificar con uno de los sistemas empleados, la reacción competitiva de la

SN1.

8. Con los valores de la constante dieléctrica indicados ejemplificar una reacción de

solvólisis, diferente a la realizada en el laboratorio.

9. Dibujar un diagrama de energía con uno de los sistemas empleados, indicando

los siguientes términos: energía de activación, complejo activado, paso lento.

10. Con los datos obtenidos en la reacción de solvólisis, graficar de la siguiente

forma: abscisas -% de agua, ordenadas – tiempo.

Page 92: Manual de Química Orgánica

91

BIBLIOGRAFÍA

1. Laidler, K. J., Cinética de Reacciones, Vol. 1., Editorial Alhambra. Madrid, 1971, P.

1-10, 19 y 29.

2. Morrison, R. T. y Boyd, R. N., Química Orgánica, 3. edición Fondo Educativo

Interamericano, S. A. México, 1976, P. 473-475, 480-490.

3. Brewster, R. Q. y Vander Werf, C. A., Curso Práctico de Química Orgánica, 2ª

edición, Editorial Alhambra, España, 1970.

4. Moore, J. A. y Dalrymple, D. L., Experimental Methods in Organic Chemistry, 2.

edición, W. B. Sauders Company, U.S.A., 1976, P. 271-275.

5. Weininger, S. J., Química Orgánica, Editorial Interamericana, México, 1975,

Pags:137-140.

Page 93: Manual de Química Orgánica

92

PRACTICA 10

SÍNTESIS DE orto- y para-NITROBROMOBENCENO

OBJETIVO

1. Demostrar la reacción de sustitución electrofílica aromática (SEA) mediante la

nitración del bromobenceno.

2. Demostrar el efecto orientador del Bromo a las posiciones orto- y para- en las

reacciones de SEA

ANTECEDENTES

Reacciones de sustitución electrofílica aromática

INTRODUCCIÓN

Un doble enlace carbono-carbono (C=C) es una especie rica en densidad electrónica,

ésta densidad electrónica es la característica dominante en las reacciones que

experimenta dicho grupo funcional, sin embargo, los dobles enlaces C=C en los

sistemas aromáticos presentan diferente reactividad si se someten a reacciones bajo

las mismas condiciones. La razón de ésta diferencia en reactividad, es la tendencia de

los dobles enlaces por conservar la aromaticidad del sistema.

La falta de reactividad de los dobles enlaces aromáticos no implica que no existan

reacciones de sustitución aromática, sino que el doble enlace aromático es menos

reactivo que un doble enlace aislado, en muchos casos es necesaria la presencia de

catalizadores ácidos para que el doble enlace aromático reaccione con las especies

electrofíllicas.

El mecanismo por el cual reaccionan los dobles enlaces aromáticos frente a electrófilos,

es la Sustitución Electrofílica Aromática. El primer paso de la reacción es la adición del

electrófilo (E+) a un doble enlace (C=C) aromático, formándose un carbocatión arenio

intermedio (A) Fig. 1, el cual se encuentra estabilizado por varias formas de resonancia

a través del anillo bencénico (B y C), pero se encuentra desestabilizado debido a que el

sistema, inicialmente aromático, ha perdido la deslocalización completa que va

asociada con la aromaticidad. La pérdida de un protón en la última etapa permitirá que

Page 94: Manual de Química Orgánica

93

el sistema aromático se regenere y, cuando ello ocurra, se volverá a ganar la energía

de resonancia.

La reacción ocurre del mismo modo en todos los casos en que se tenga una reacción

de tipo SEA, independientemente del electrófilo o del compuesto aromático que tome parte

en la reacción Los detalles que son distintos en cada ocasión son la identidad del

electrófilo (E+), la facilidad con que éste se forma, la velocidad con la que ataca al

compuesto aromático y la estabilidad del compuesto intermedio (A).

E E E

+ E+

A B C

E H E

+ H+

A

Fig.1. Mecanismo general de una reacción de Sustitución Electrófilica Aromática.

En la nitración de compuestos aromáticos, el electrófilo (E+), es el ión nitrónio (+NO2), el

cual es generado a partir de la reacción entre el ácido nítrico (HNO3) y el ácido sulfúrico

(H2SO4) como se muestra en la siguiente reacción:

OH O

O N + HO S OH

O

N + HSO4

- + H2O

O O O

Los grupos electrodonadores (-NH2, -OH, Cl, Br, -SH, etc) hacen más rico en densidad

electrónica al sistema aromático, por lo que lo activan hacia la reacción de sustitución

Page 95: Manual de Química Orgánica

94

electrofílica aromática, y orientan la entrada del electrófilo preferentemente a las

posiciones orto- y para-.

PARTE EXPERIMENTAL

Material

3 vasos de precipitados de 125 mL 1 Mechero de Bunsen 1 Equipo de destilación simple 1 Anillo de fierro 1 Matraz Erlenmeyer 1 Rejilla de asbesto 1 Probeta de 50 mL 2 Pinzas universales con nuez 2 Pipetas graduadas de 10 mL 1 Baño María 1 Embudo de separación de 200 mL Tubería de hule 5 Tubos de ensayo 1 Capilares

Material y equipo por sección

4 cámaras cromatográficas Lampara U.V. de = 254 nm Placas de sílica gel F254

Reactivos y disolventes

Bromobenceno Etanol (96 %) Ácido nítrico concentrado Cloruro de metileno Ácido sulfúrico concentrado HexanoSolución saturada de bicarbonato de sodio

Acetato de etilo

Solución saturada cloruro de sodio Sulfato de sodio anhidro

PROCEDIMIENTO

Precauciones: utilice guantes y efectúe todos los trasvases en campanas. No

invierta el orden de mezclado de los ácidos.

En un vaso de precipitados mezclar 7 mL de ácido nítrico concentrado seguido de 7 mL

de ácido sulfúrico concentrado. La mezcla de ácidos se lleva a un baño de hielo

agitando constantemente por un periodo de 10 min. A la mezcla de ácidos se le

adiciona poco a poco 5 mL de bromobenceno con agitación constante sin retirar la

Page 96: Manual de Química Orgánica

95

mezcla del baño de hielo. Una vez terminada la adición del bromobenceno, la mezcla se

retira del baño de hielo y se agita durante 15 minutos hasta la aparición de nódulos

blancos (o una masa amarilla), si la temperatura de la mezcla se eleva, llevarla

nuevamente al baño de hielo.

El sólido formado se disuelve con 20 mL de cloruro de metileno, la mezcla bifásica se

pasa a un embudo de separación (la fase orgánica se torna de un color ligeramente

amarillo) y se desecha la fase acuosa ácida (inferior). La fase orgánica se lava con 10 mL

de agua, posteriormente se realizan 3 lavados con solución saturada de bicarbonato de

sodio y finalmente un lavado con 10 mL de solución saturada de cloruro de

sodio.(conforme se realizan los lavados, la fase acuosa se aclara, no perder de vista

que en estos lavados, la fase orgánica siempre queda abajo).

La fase orgánica se pasa a un vaso de precipitados limpio y perfectamente seco y se seca

sobre sulfato de sodio anhidro.

La fase orgánica se destila hasta sequedad sobre un baño de agua hirviendo para

eliminar el cloruro de metileno. (Recuperarlo y no desecharlo)

El sólido que queda después de la evaporación del cloruro de metileno se suspende en

40 mL de etanol al 96 % y se disuelve en un baño de agua hirviendo (verificar que no

existan mecheros prendidos), una vez disuelto todo el sólido, se lleva a un baño de

hielo hasta que la solución etanólica tome la temperatura del hielo. El sólido formado es

él para-nitrobromobenceno, el cual se filtra y se lava con 5 mL de etanol frio.

El líquido filtrado se concentra en baño María hasta un cuarto del volumen inicial,

posteriormente pasar el vaso de precipitados a un baño de hielo hasta que solidifique el

orto-nitrobromobenceno de color amarillo.

Realizar cromatografía en placa fina de los dos sólidos obtenidos y correrla en un sistema

de hexano:acetato de etilo (7:3); revelar mediante luz U.V y calcular los Rf.

Compuesto Rf= Hex:AcOEt (7:3)

para-nitrobromobenceno 0.8

orto-nitrobromobenceno 0.6

Page 97: Manual de Química Orgánica

96

NOTA: DEPOSITAR LOS RESIDUOS DE CLORURO DE METILENO EN LOS

FRASCOS DISPUESTOS PARA ELLO. PREGUNTAR A SU PROFESOR LA

UBICACIÓN DE ÉSTOS.

REPORTE

1.- Determina el punto de fusión de tus compuestos.

2.- Calcula el rendimiento de la reacción.

2.- Completa la siguiente tabla

Compuesto

Cantidad

obtenida

(g)

P.M.

g/mol

Punto de fusión

Experimental/reportado.

Rf

Calculado

Br

NO2

Br

NO2

CUESTIONARIO:

1. Realiza el mecanismo de reacción de la nitración del bromobenceno para la síntesis

de orto- y para-nitrobromobenceno.

Page 98: Manual de Química Orgánica

97

Br Br Br

H2SO4 + HNO3 +

NO2

+

NO2

2. ¿Por qué la adición del bromobenceno a la mezcla de ácidos se debe hacer en baño

de hielo y no a temperatura ambiente o a reflujo?

3. ¿Por qué crees que el orto-nitrobromobenceno es el producto mayoritario?

4. ¿Por qué motivo los grupos con pares de electrones libres tales como el –OH, -NH2,

-X (Cl, Br), etc, son grupos que además de activar a la SEAr, dirigen la entrada del

E+, a las posiciones orto y para?

5. ¿Cómo crees que sean energéticamente los isómeros orto- y para- del

bromobenceno?

6. ¿Por qué motivo el para-nitrobromobenceno es el producto que cristaliza primero en

etanol y después el orto-nitrobromobenceno ?

7. Sí en dado momento nos interesara formar el 2,4,6-trinitrobromobenceno, ¿qué

modificación tendrías que hacer al protocolo seguido en ésta práctica?

8. Diseña una alternativa para sintetizar los compuestos de ésta práctica partiendo de

benceno.

BIBLIOGRAFÍA

1. Becker, H.; et al, por Hazard, B. J., Organicum, Practical Handbook of Organic

Chemistry, Pergamon Press Ltd., Nueva York, EU, 1973

2. Durst, H. D.; Gokel, G. W. Química Orgánica Experimental, Reverte, España,

1985

Page 99: Manual de Química Orgánica

98

PRÁCTICA 12

TRANSPOSICIÓN BENCILICA

(Obtención de ácido bencílico)

OBJETIVOS:

1. Ilustrar las reacciones de transposición o rearreglo.

2. Obtener un producto derivado de la transposición bencílica.

ANTECEDENTES: Estabilidad de

carbaniones. Capacidad migratoria de

carbaniones.

INTRODUCCIÓN:

La transposición bencílica es la reacción de re arreglo del bencilo con KOH para

producir ácido bencílico, dicha reacción la llevó a cabo por primera vez Justus Liebig en

1838 y es el tipo de reacción general que producen la 1,2-dicetonas en medio básico.

La reacción de transposición bencílica está relacionada con otros re arreglos, como la

reacción de Cannízaro y la transposición Pinacólica.

O

O

O HO OH

BENCILO ÁCIDO BENCILICO

Page 100: Manual de Química Orgánica

99

Las propiedades de una molécula están determinadas por la secuencia de enlaces

entre sus átomos, también llamado orden de unión, cualquier cambio en éste alterará

las propiedades físicas y químicas del compuesto. En las reacciones de transposición

ocurre una alteración del esqueleto molecular cambiando el orden de unión entre los

átomos, adicionalmente pueden ocurrir otros cambios en la molécula, por ejemplo, la

conversión de un grupo funcional en otro.

OH OH + H3O O

Existen dos tipos generales de transposición:

Transposición catiónica: Se origina por el desplazamiento de un átomo de

hidrógeno de un carbono al carbocatión vecino.

H H + +

C C C C 1 2 1 2

Ejemplos de este tipo son la transposición Wagner-Meerwein y la transposición

pinacólica

Transposición aniónica: Aunque menos común que la catiónica, esta clase de

transposición se produce cuando una especie aniónica se re arregla a otra de

mayor estabilidad, ejemplos de esta son la transposición bencílica y la reacción

de Cannízaro.

REACCIÓN.

O KOH

O

O HO OH

Page 101: Manual de Química Orgánica

100

Bencilo Ácido Bencílico

P.M.

Solubilidad

Toxicidad

P.F.

210,24

Solubilidad en agua

0.5 g/l (20°C)

Irrita los ojos, la piel y

las vías respiratorias

95°C

228.25

Solubilidad en agua

2 g/l (20 °C) Nocivo

por ingestión.

150 - 152 °C

MECANISMO PROPUESTO PARA LA TRANSPOSICIÓN BENCÍLICA.

O O HO- -

O O

OH

-

HO O O O

O - OH

H3O

+ pH = 1.0

HO O

OH

ÁCIDO BENCÍLICO

Page 102: Manual de Química Orgánica

101

MATERIAL:

1 Matraz balón 14/23 50 mL 3 Papel filtro 1 Refrigerante 14/23 2 Soporte Universal 1 Baño María 1 Mechero de Bunsen 1 Unión Triple 14/23 1 Anillo 2 Vaso de precipitados 250 mL 2 Pinzas de 3 dedos con nuez 1 Embudo de filtración 1 Termómetro 1 Agitador de vidrio 1 Rejilla de asbesto 1 Capilar 1 Cromatoplaca de sílica gel F254 de 5 x 2 cm 1 Probeta 10 mL 1 Porta termómetro 14/23

Lámpara de ultravioleta 254 nm

MATERIAL POR SECCIÓN:

1 Embudo Büchner 1 Matraz Kitazato 1 Bomba de agua p/vacío 5 Cámara cromatográfica 1 Frasco boca ancha c/ tapa 100 mL 4 Pipetas 10 mL 1 Papel indicador de pH 0-14 1 Aparato de punto de fusión

REACTIVOS:

Cantidad Calidad

Bencilo 2.5g Grado reactivo KOH 2.5g Grado reactivo HCl 7 mL Grado reactivo Etanol 15 mL Grado reactivo Acetato de Etilo 8 mL Grado reactivo Acetona 2 mL Grado reactivo Yodo El necesario Grado reactivo Sol, NaOH 40 % El necesario Grado reactivo

Page 103: Manual de Química Orgánica

102

PARTE EXPERIMENTAL:

En un matraz balón de fondo plano de 50 mL disolver 2.5 g de bencilo en 7.5 mL de

etanol, agregar a ésta última una la solución previamente preparada de 2.5 g de KOH

en 5 mL de agua. Colocar el refrigerante al matraz balón en posición de reflujo y

calentar la mezcla en baño María durante 30 minutos. Pasado éste tiempo, colocar el

sistema para destilar el etanol por destilación simple. Después de la destilación de

etanol se le adicionan 35 mL de agua al residuo remanente en el matraz y se calienta el

mismo a ebullición por 5 minutos, agitando vigorosamente. La mezcla resultante se filtra

al vacío (usando un matraz Kitazato y un embudo buchner) y se lava el precipitado que

queda en el papel con 10 mL de agua caliente. El filtrado se transfiere a un vaso de

precipitados y se coloca en un baño de hielo, adicionar a la mezcla anterior HCl

concentrado hasta pH=1.0 y completar la cristalización del producto. Los cristales

obtenidos se filtran al vacío, se lavan con agua helada* y se recristalizan de agua caliente.

Análisis del producto:

1.- Determinar el punto de fusión de los cristales obtenidos antes y después de la

recristalización.

2.- Hacer cromatografía en placa fina del producto eluyendo con etanol:acetona 8:2,

revelar con yodo y con lámpara ultravioleta de longitud de onda de 254 nm, calcular el Rf.

3.- Calcular el rendimiento de la reacción.

* Neutralizar el filtrado con NaOH al 40 % y depositar en desechos acuosos.

Page 104: Manual de Química Orgánica

103

CUESTIONARIO:

1. ¿Qué papel desempeña el hidróxido de potasio en esta reacción?

2. Señalar por qué es necesario destilar el exceso de etanol.

3. ¿Qué sustancias se disuelven en el agua caliente?

4. ¿Qué producto quedó en el papel filtro?

5. Dibujar la placa de cromatografía con el r.f. de cada mancha.

6. Anotar los cálculos de rendimiento, discutir si es adecuado y por que

7. Anotar el P. F. y compararlo con el encontrado en la bibliografía

BIBLIOGRAFÍA.

1. Química Orgánica. Fox M. A. & Whitesell S. K., 2a edición Addison Wesley

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Page 105: Manual de Química Orgánica

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FICHA DE EVALUACIÓN FINAL DE LABORATORIO DE QUÍMICA ORGÁNICA

DEPARTAMENTO DE QUÍMICA ORGÁNICA

ESCUELA NACIONAL DE CIENCIAS BIOLÓGICAS INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

NOMBRE DEL ALUMNO

GRUPO

TURNO

SEMESTRE ENERO-JULIO ( ) AGOSTO-DICIEMBRE ( )

AÑO: 2015

CALIFICACIÓN ORDINARIA FINAL DE LABORATORIO*

LETRA NÚMERO

FIRMA DE ENTERADO DEL ALUMNO

NOMBRE Y FIRMA DEL PROFESOR_

CALIFICACIÓN EXTRAORDINARIA DE LABORATORIO

Fecha de examen LETRA NÚMERO

NOMBRE Y FIRMA DEL PROFESOR QUE APLICO EL EXAMEN EXTRAORDINARIO

* Si la calificación es reprobatoria, anotar si es por inasistencias ó por examen.